Dr Ali Hoshiar arbetar i sitt mikrobiotikalabb vid University of Essex. Kredit:University of Essex
Svärmar av mikrorobotar som injiceras i människokroppen kan låsa upp intern medicinsk utrustning och undvika behovet av ytterligare operation, enligt ny forskning från University of Essex.
Studien är första gången som forskare har utvecklat magnetisk mikrorobotik för att ta bort avlagringar i shuntar – vanliga interna medicinska apparater som används för att behandla en mängd olika tillstånd genom att dränera överflödig vätska från organ.
Shuntar är benägna att inte fungera, ofta orsakade av blockeringar på grund av en ansamling av sediment. Sedimentet smalnar inte bara av och hindrar vätska att passera genom shunten, utan det påverkar också shuntens flexibilitet. Detta leder till att patienter behöver upprepade, invasiva operationer under hela livet, antingen för att byta ut shunten eller använda en kateter för att ta bort blockeringen.
Men den här nya forskningen, ledd av mikrorobotexperten Dr. Ali Hoshiar, från Essex School of Computer Science and Electronic Engineering, har visat att det kan finnas ett trådlöst, icke-invasivt alternativ till att rensa blockeringen i en shunt.
Publicerad i IEEE Transactions on Biomedical Engineering Dr. Hoshiar och hans team har visat att en svärm av hundratals mikrorobotar – gjorda av magnetiska nanopartiklar i nanostorlek – som injiceras i shunten kan ta bort sedimentet istället.
"När de magnetiska mikrorobotarna injiceras i shunten kan de flyttas längs röret till det drabbade området med hjälp av ett magnetfält, genererat av en kraftfull magnet på kroppens yta", förklarade Dr Hoshiar. "Svärmen av mikrorobotar kan sedan flyttas så att de skrapar bort sedimentet och rensar röret.
"Den här metodens icke-invasiva karaktär är en avsevärd fördel för befintliga metoder eftersom den potentiellt kommer att eliminera risken för operation och en operationsrelaterad infektion, och därigenom minska återhämtningstiden."
Med varje mikrorobot som är mindre än bredden på ett människohår, när svärmen har gjort sitt jobb, kan den antingen ledas till magen via ett magnetfält eller kroppsvätska, så att de lämnar kroppen naturligt. Eftersom mikrorobotarna har mycket hög biokompatibilitet kommer de inte att orsaka toxicitet.
Forskningen fann också ett direkt samband mellan styrkan hos magnetfältet och framgången med att skrapa bort sedimentet i shunten.
Detta är det första proof-of-concept-experimentet med mikrosvärmar för att öppna en blockering i en shunt. Nästa steg i denna forskning är att arbeta med kliniker för att genomföra prövningar. Forskarna tittar också på hur konceptet kan användas till andra tillämpningar. + Utforska vidare
