Спиралевидный микроробот, который плавает по кровеносным сосудам, чтобы очистить их

Биоинженерные исследования в последние годы набирают обороты и подают большие надежды в мире медицины. Исследователям из Китайского университета Гонконга удалось разработать микроробота, который может перемещаться по кровеносным сосудам. Настоящий технический подвиг, этот робот может плавать не только по направлению кровотока, но и против течения, чтобы доставлять частицы антикоагулянтов непосредственно к тромбам.

Вдохновленный бактериями с ресничками или жгутиками, такими как кишечная палочка (лат. Escherichia coli), микроробот перемещается по кровотоку, приводя себя в движение с помощью крошечного винтообразного пропеллера. Движение обеспечивается системой роторов, похожих на те, что используются в лодках. Это позволяет ему плыть в определенные районы против течения.

В ходе лабораторных испытаний исследователи смогли показать, что микроробот способен доставить наногруз антикоагулянта вблизи кровяного сгустка. "Конструкция напоминает винтовую спираль, поэтому [робот] может переносить груз из точки А в точку Б", — говорит профессор Ли Чжан, один из исследователей проекта.
Чжан и его команда испытали его на искусственной вене, заполненной свиной кровью, и показали, что лекарство, доставленное роботом, было в пять раз эффективнее, чем лекарство, введенное самостоятельно. Таким образом, микроробот может освободить сосуд в 5 раз быстрее. Кроме того, эта новая технология снижает риск образования крупных фрагментов и закупорки вены или артерии ниже по течению. Этот риск часто присутствует при использовании традиционных методов, таких как хирургическое вмешательство. Микроротор робота также поможет распределить лекарство вокруг места закупорки.

Испытания на безопасность

В испытаниях in vitro исследовательская группа использовала внешние магниты для вращения пропеллера робота и проведения его через вену. Чтобы отследить его движение снаружи, они использовали систему с эффектом Доплера. Эта система используется для проведения сосудистого ультразвука или ангиографии. Он используется для получения изображения с помощью ультразвука. Для этого он измеряет отражение звуковых волн, проходящих через кровь.
Большим преимуществом робота также является его микроскопичность, поскольку это уменьшает его трение о стенки кровеносных сосудов и тем самым снижает риск их повреждения. "Способность управлять роботом в условиях in vitro - это очень здорово", — прокомментировал Пьер Желат, инженер-механик из Университетского колледжа Лондона. Но "проблемы заключаются в том, смогут ли они удовлетворить неудовлетворенные клинические потребности в долгосрочной перспективе и как они этого добьются", — добавил он.
Поэтому необходимы дополнительные испытания, чтобы действительно определить его эффективность, прежде чем его можно будет использовать на людях. Одной из дополнительных задач будет заставить его преодолевать большие расстояния. Кроме того, сосудистая система человека намного больше и сложнее. Иммунная система может, например, отреагировать, посчитав его инородным телом. Кроме того, робот еще не был протестирован в среде, схожей с человеческим телом. Поэтому, по словам профессора Чжана, первоначальное использование будет касаться, главным образом, ближайших и наиболее доступных тромбов.

Другие возможные варианты использования

Микроробот Чжана способен доставлять в кровь и другие вещества. "Если вы хотите доставить не лекарство, а что-то другое, это тоже возможно. Например, терапия стволовыми клетками или локальное нагревание для уничтожения раковых клеток", — объясняет он. Они требуют такой точности, что наиболее эффективным будет более локализованное вмешательство.
В ближайшем будущем исследовательская группа планирует начать испытания в условиях, более приближенных к человеческому организму.