Un equipo de investigadores en China ha desarrollado nuevos “robots de microfibras” con bobinas magnéticas y los ha utilizado para embolizar hemorragias arteriales en un conejo, allanando el camino para una gama de tratamientos controlables y menos invasivos para aneurismas y tumores cerebrales.
Cuando intentan detener el sangrado en los aneurismas o detener el flujo de sangre a los tumores cerebrales (un proceso conocido como embolización), los cirujanos generalmente pasan un catéter delgado a través de la arteria femoral y lo conducen a través de los vasos sanguíneos para administrar agentes embólicos. Aunque se utilizan ampliamente, estos catéteres son difíciles de guiar a través de redes vasculares complejas.
En un esfuerzo por abordar este desafío, un equipo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong (HUSTO) crearon pequeños robots magnéticos de microfibra suave que pueden realizar este tipo de procedimientos de forma remota. Los dispositivos, hechos de una fibra magnetizada retorcida en forma de hélice, pueden adaptarse a una variedad de tamaños de vasos diferentes y moverse en forma de sacacorchos cuando se exponen a un campo magnético externo. Los resultados de la investigación, presentados en Robótica Ciencia, demuestran cómo los dispositivos se utilizaron con éxito para detener la hemorragia arterial en un conejo.
como coautor Jian Feng Zhang Como explica, los robots de microfibra se fabrican utilizando energía térmica para atraer materiales compuestos magnéticos blandos hasta convertirlos en microfibras, que luego se "magnetizan y moldean para darles una polaridad magnética helicoidal". Al controlar el campo magnético, el robot magnético de microfibra blanda demostró una transformación morfológica reversible (alargamiento o agregación) y una propulsión en espiral a través del flujo sanguíneo (tanto aguas arriba como aguas abajo). Esto le permite navegar a través de sistemas vasculares complejos y realizar embolización robótica en la región submilimétrica.
“El artículo muestra cómo nos desempeñamos in vitro embolización de aneurismas y tumores en un modelo neurovascular, y realizó navegación robótica y embolización bajo fluoroscopia en tiempo real en un in vivo modelo de arteria femoral de conejo”, dice Zang. "Estos experimentos demuestran el valor clínico potencial de este trabajo y allanan el camino para futuras opciones quirúrgicas de embolización asistida por robot".
Función de anclaje
Según el primer autor Xurui Liu, estudiante de doctorado en HUST, cada robot de microfibra posee una función de anclaje, similar a la de un stent vascular, lo que le permite anclarse de manera estable a la pared interna de los vasos sanguíneos mediante fricción de contacto para evitar ser arrastrado por el flujo sanguíneo.
“Su distribución de magnetización helicoidal proporciona al robot de microfibra una dirección de magnetización neta a lo largo de su eje central. Al aplicar un campo magnético externo consistente con la dirección de la magnetización neta, el robot se puede alargar”, dice.
"Por el contrario, cuando el campo magnético externo es opuesto a la dirección de la magnetización neta, el robot se concentrará", añade. "La suavidad y la gran robustez de este robot de microfibra garantizan que su función de reconstrucción morfológica siga siendo totalmente reversible después de más de mil ciclos de agregación y alargamiento".
Alternativa prometedora
A diferencia de los robots magnéticos blandos informados en investigaciones anteriores, Zang confirma que las características de dirección de magnetización helicoidal de los nuevos robots permiten que sus modos de deformación y movimiento se desacoplen ortogonalmente independientemente del campo magnético de control, proporcionando una "flexibilidad única de control del campo magnético".
"Esta característica no sólo permite que un solo robot de microfibra se mueva a alta velocidad contra el flujo sanguíneo bajo la acción de un campo magnético giratorio, sino que también permite el control independiente de la forma y el movimiento de múltiples robots de microfibra", explica Zang.
"Además, estos dispositivos son compatibles con catéteres intervencionistas de uso común para maximizar su potencial de uso en entornos clínicos", añade.
Ante los desafíos de los métodos tradicionales como la embolización con catéter, particularmente en términos de sus limitaciones operativas y precisión insuficiente, así como los riesgos para la salud relacionados con la exposición de los médicos a la radiación durante largos períodos de tiempo (de la guía de rayos X sistema) – Zang señala que el desarrollo de la tecnología de robots de microfibra magnéticos proporciona a los médicos un nuevo medio para mejorar los tratamientos existentes.
Los microrobots magnéticos se alinean para la terapia con células madre
“El desarrollo de robots de microfibra proporciona una nueva perspectiva para el tratamiento de embolización vascular y muestra un potencial de aplicación en la tecnología de tratamiento quirúrgico mínimamente invasivo. Esta tecnología proporciona un complemento o alternativa eficaz a la tecnología tradicional de embolización con catéter al controlar con precisión la oclusión del flujo sanguíneo”, afirma.
Zang señala que, si bien esta tecnología muestra potencial, todavía quedan desafíos por superar antes de su aplicación clínica. Estos incluyen la optimización estructural de los robots de microfibra, el aumento de la biocompatibilidad de los materiales y el desarrollo de sistemas de seguimiento y posicionamiento de los vasos sanguíneos. "El equipo de investigación está trabajando para abordar estas cuestiones clave para avanzar en la aplicación de la tecnología", añade.
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- Fuente: https://physicsworld.com/a/magnetic-microbots-show-promise-for-treating-aneurysms-and-brain-tumours/
