Сърце

Малки роботи могат да изчистят запушените артерии | Иновация

Хирурзите скоро ще разположат армии от малки роботи, за да извършват микрохирургии в тялото. Въпреки че това може да изглежда като научна фантастика , изследователски екип от университета Дрексел има разработен микро-роботизирана технология, която се обмисля за важна мисия - пробиване през запушени артерии.

Предсърдните плаки се образуват, когато мазнините, холестеролът, калцият и други вещества се отлагат по вътрешните стени на артериите, които пренасят кръв в тялото. С течение на времето тези артерии се втвърдяват и стесняват. Този процес, наречен атеросклероза, ограничава способността на богата на кислород кръв да достигне жизненоважни органи и увеличава риска от инфаркт или инсулт. Въпреки че причината за атеросклерозата е неизвестна, комбинация от навици (като ниво на активност, пушене и диета), генетични рискови фактори и възраст допринасят за нейното развитие. Два конвенционални хирургични подхода за запушени артерии са ангиопластика и байпас хирургия. По време на ангиопластика съдов хирург надува малък балон вътре в кръвоносния съд и вкарва метална мрежеста тръба, наречена стент, за да държи артериите отворени и да подобри притока на кръв. За разлика от това, байпасната хирургия включва пренасочване на кръвния поток чрез използване на деблокирани вени или артерии, за да се заобиколи стеснената артерия.

Тази нова иновация в наномедицината обаче е под формата на малки микрозърна, които се обединяват, за да образуват структура, подобна на тирбушон, способна да навигира в коварните води на съдовата система на тялото. Микроплувците са изградени от мъниста мъниста от железен оксид, малки едва 200 нанометра, обединени във верига. Тези мъниста са съставени от неорганични, биосъвместими материали, които няма да предизвикат имунологичен отговор, казва MinJun Kim, професор в Инженерния колеж на университета Drexel.





колко хора, които бяха осъдени като вещици, бяха обесени в salem

За да предизвика движение през кръвния поток, веригата е изложена на фино калибрирано външно магнитно поле. Въртенето на това поле кара веригата да образува въртяща се спирална структура, която се задвижва през кръвния поток. Свойствата на това магнитно поле също помагат да се контролира скоростта, посоката и размерът на веригата на микроплувача (влияеща върху силата, с която се движи) въз основа на естеството на артериалната оклузия.

Използването на микророботите в медицината е наистина съвсем ново поле, което изисква силен мултидисциплинарен изследователски опит, казва Ким.



спирохета-плувец.jpg

Уникалният дизайн на микроплувеца е вдъхновен от самата природа - наречен микроорганизъм Borrelia burgdorferi .(Университет Дрексел)

по отношение на държавните дългове Хамилтън предложи:

Уникалният дизайн на микроплувеца е вдъхновен от самата природа - наречен микроорганизъм Borrelia burgdorferi . Спиралната структура на тази бактерия, която е отговорна за причиняването на лаймска болест, й позволява лесно да прониква в телесните течности и да причинява широко увреждане.

За да премахнат артериалните плаки, учените ще използват катетър, за да доставят микроплувците и малка съдова тренировка, за да изчистят запушената артерия. При разполагането микроплувците ще предприемат първоначалната атака, разхлабвайки втвърдената плака, която от своя страна ще бъде довършена от хирургическата тренировка. След операцията, биоразградимите мъниста са проектирани да освобождават антикоагулантни лекарства в кръвния поток, за да помогнат за предотвратяване на натрупването на плака в бъдеще.



Текущите лечения за хронична обща оклузия са само около 60 процента успешни, каза Ким в съобщение за пресата . Ние вярваме, че методът, който разработваме, може да достигне до 80 до 90 процента успешен и евентуално да съкрати времето за възстановяване.

За микроплувците изследователите са използвали асиметрични структури от три мъниста мъниста от железен оксид.

За микроплувците изследователите са използвали асиметрични структури от три мъниста мъниста от железен оксид.(Университет Дрексел)

Изследователският екип трябваше да преодолее няколко предизвикателства, за да разработи функционални роботи в такъв микроскопичен мащаб. Микроскопичният свят е напълно различен от макроскопичния свят, в който всички живеем, казва Ким. Използваме инерция за придвижване в макроскопичния свят, но на микроскопично ниво инерцията не е полезна за движение. В резултат на това учените трябваше да използват асиметрични (или хирална ) структури за микроплувците. Можем да създадем микроплувци с единични и две мъниста, но когато приложим магнитното поле, те изобщо не могат да се движат, защото структурите им са симетрични. За да създадем несиметрична структура, трябваше да използваме поне три мъниста, казва Ким.

защо фъстъците се наричат ​​goober грах

Друго препятствие пред изследователите са сложните течни свойства на кръвта. За разлика от водата, кръвта се нарича не-нютонова течност, което означава, че нейният вискозитет (или съпротивлението на течността) на течността не е пряко пропорционален на скоростта, с която тече. В резултат на това алгоритмите за контрол на микроплувците, които Ким и неговият екип разработиха, се основаваха на нелинейна динамика на флуидите и бяха много по-сложни. Този нелинеен контрол прави много по-трудно манипулирането на роботи в микромащаба, казва Ким.

Учените от Drexel се присъединиха към Институт за наука и технологии Daegu Gyeongbuk да разшири тази технология за ежедневна употреба от сърдечно-съдови хирургични екипи. Досега микроплувците са тествани само в изкуствени кръвоносни съдове. Международните изследователски усилия, проект на стойност 18 милиона долара, финансиран от Корейски институт за оценка на индустриалните технологии , набра топ инженери от 11 други институции в САЩ, Корея и Швейцария. Те се надяват да имат технологията в клинични изпитвания при хора в рамките на четири години.

В допълнение към използването на микроплувците като водопроводни устройства за артериите, изследователите изследват и други потенциални биомедицински приложения, като по-целенасочени лекарствени терапии и образна технология с по-висока разделителна способност. Например, топчетата могат да се използват за проникване директно в труднодостъпни ракови туморни клетки, където лекарството ще бъде пуснато в целта, като по този начин ще се увеличи максимално ефективността на лекарството, казва Ким.

Интересът на Ким към областта на нанотехнологиите е предизвикан от научно-фантастичния филм от 1966 г. Фантастично пътуване и неговия римейк, режисиран от Стивън Спилбърг Вътрешно пространство . И двата филма включват миниатюризация на пилотирана от човека подводница, която впоследствие се инжектира в човешкото тяло с мисия за спасяване на живота.

гледах Вътрешно пространство когато бях в гимназията през 1987 г. Филмът съдържа многобройни концепции за микро-роботика и наномедицина, които са послужили като вдъхновение както за мен, така и за други изследователи в тази област, казва Ким. Радвам се, че съм част от проект, който участва в реализирането на тази научна фантастика.





^