Schwärme von Mikrorobotern könnten die Lösung für die Entblockierung medizinischer Geräte im Körper sein
Schwärme von Mikrorobotern, die in den menschlichen Körper injiziert werden, könnten interne medizinische Geräte freimachen und weitere Operationen vermeiden, so eine neue Forschungsarbeit der Universität von Essex.
Dr. Ali Hoshiar bei der Arbeit in seinem Mikrobiotik-Labor an der Universität von Essex
University of Essex
In der Studie haben Wissenschaftler zum ersten Mal magnetische Mikroroboter entwickelt, um Ablagerungen in Shunts zu entfernen. Dabei handelt es sich um gängige interne medizinische Geräte, die zur Behandlung einer Vielzahl von Krankheiten eingesetzt werden, indem sie überschüssige Flüssigkeit aus den Organen ableiten.
Shunts sind anfällig für Funktionsstörungen, die oft durch Verstopfungen aufgrund von Ablagerungen verursacht werden. Das Sediment verengt und behindert nicht nur den Flüssigkeitsdurchfluss durch den Shunt, sondern beeinträchtigt auch die Flexibilität des Shunts. Dies führt dazu, dass die Patienten im Laufe ihres Lebens wiederholt invasive Operationen benötigen, um entweder den Shunt zu ersetzen oder einen Katheter zu verwenden, um die Verstopfung zu entfernen.
Diese neue Forschungsarbeit unter der Leitung des Mikrorobotik-Experten Dr. Ali Hoshiar von der School of Computer Science and Electronic Engineering in Essex hat jedoch gezeigt, dass es eine drahtlose, nicht-invasive Alternative zur Beseitigung der Verstopfung in einem Shunt geben könnte.
In der Fachzeitschrift IEEE Transaction on Biomedical Engineering haben Dr. Hoshiar und sein Team gezeigt, dass ein Schwarm von Hunderten von Mikrorobotern - bestehend aus magnetischen Nanopartikeln in Nanogröße -, die in den Shunt injiziert werden, das Sediment stattdessen entfernen könnten.
"Sobald die magnetischen Mikroroboter in den Shunt injiziert sind, können sie mit Hilfe eines Magnetfeldes, das von einem starken Magneten auf der Körperoberfläche erzeugt wird, entlang der Röhre zu dem betroffenen Bereich bewegt werden", erklärt Dr. Hoshiar. "Der Schwarm von Mikrorobotern kann dann so bewegt werden, dass er die Ablagerungen abkratzt und die Röhre reinigt.
"Die nicht-invasive Natur dieser Methode ist ein beträchtlicher Vorteil gegenüber den bisherigen Methoden, da sie das Risiko einer Operation und einer damit verbundenen Infektion ausschließt und damit die Genesungszeit verkürzt."
Da jeder Mikroroboter kleiner als ein menschliches Haar ist, kann der Schwarm, sobald er seine Arbeit erledigt hat, entweder über ein Magnetfeld oder über Körperflüssigkeit zum Magen geleitet werden, so dass er den Körper auf natürliche Weise verlässt. Da die Mikroroboter eine sehr hohe Biokompatibilität aufweisen, verursachen sie keine Toxizität.
Die Forscher fanden auch einen direkten Zusammenhang zwischen der Stärke des Magnetfelds und dem Erfolg beim Abschaben der Ablagerungen im Shunt.
Dies ist das erste Experiment, bei dem Mikroschwärme zum Öffnen einer Verstopfung in einem Shunt eingesetzt wurden. Die nächste Phase dieser Forschung besteht darin, mit Klinikern zusammenzuarbeiten, um Versuche durchzuführen. Die Forscher untersuchen auch, wie das Konzept für andere Anwendungen genutzt werden kann.
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