Zwermen microrobots kunnen een oplossing zijn voor het deblokkeren van medische apparaten in het lichaam

Zwermen microrobots die in het menselijk lichaam worden geïnjecteerd, kunnen interne medische apparaten deblokkeren en de noodzaak van verdere operaties vermijden, volgens nieuw onderzoek van de Universiteit van Essex.

De studie is de eerste keer dat wetenschappers magnetische microrobotica hebben ontwikkeld om afzettingen in shunts te verwijderen – veelvoorkomende interne medische apparaten die worden gebruikt om een ​​verscheidenheid aan aandoeningen te behandelen door overtollig vocht uit organen af ​​​​te tappen.

Shunts zijn gevoelig voor storingen, vaak veroorzaakt door verstoppingen door ophoping van sediment. Het sediment vernauwt en belemmert niet alleen de vloeistof die door de shunt gaat, maar beïnvloedt ook de flexibiliteit van de shunt. Dit leidt ertoe dat patiënten hun hele leven herhaalde, invasieve operaties nodig hebben om de shunt te vervangen of een katheter te gebruiken om de blokkade te verwijderen.

Dit nieuwe onderzoek, geleid door microrobotica-expert Dr. Ali Hoshiar, van Essex’s School of Computer Science and Electronic Engineering, heeft echter aangetoond dat er een draadloos, niet-invasief alternatief kan zijn voor het opheffen van de blokkade in een shunt.

Gepubliceerd in de IEEE-transacties over biomedische technologie tijdschrift, Dr. Hoshiar en zijn team hebben aangetoond dat een zwerm van honderden microrobots – gemaakt van magnetische nanodeeltjes van nanogrootte – die in de shunt worden geïnjecteerd, in plaats daarvan het sediment kunnen verwijderen.

“Zodra de magnetische microrobots in de shunt zijn geïnjecteerd, kunnen ze langs de buis naar het getroffen gebied worden verplaatst met behulp van een magnetisch veld, gegenereerd door een krachtige magneet op het lichaamsoppervlak”, legt Dr. Hoshiar uit. “De zwerm microrobots kan dan worden verplaatst, zodat ze het sediment wegschrapen en de buis vrijmaken.

“Het niet-invasieve karakter van deze methode is een aanzienlijk voordeel ten opzichte van bestaande methoden, omdat het mogelijk het risico op chirurgie en een operatiegerelateerde infectie zal elimineren, waardoor de hersteltijd wordt verkort.”

Met elke microrobot die kleiner is dan de breedte van een mensenhaar, kan de zwerm, zodra deze zijn werk heeft gedaan, ofwel via een magnetisch veld of lichaamsvloeistof naar de maag worden geleid, zodat ze het lichaam op natuurlijke wijze verlaten. Omdat de microrobots een zeer hoge biocompatibiliteit hebben, zullen ze geen toxiciteit veroorzaken.

Het onderzoek vond ook een directe relatie tussen de sterkte van het magnetische veld en het succes van het wegschrapen van het sediment in de shunt.

Dit is het eerste proof-of-concept-experiment waarbij microzwermen worden gebruikt om een ​​blokkade in een shunt te openen. De volgende fase van dit onderzoek is om met clinici samen te werken om proeven uit te voeren. De onderzoekers bekijken ook hoe het concept kan worden gebruikt voor andere toepassingen.