Een met medicijnen beladen microrobotnaald richt zich effectief op kankerweefsel en blijft eraan vastzitten in laboratoriumexperimenten zonder dat er continu een magnetisch veld nodig is, waardoor een nauwkeurigere medicijnafgifte mogelijk is. De details zijn gepubliceerd door onderzoekers van DGIST's Microrobot Research Center in Korea en collega's in het tijdschrift Geavanceerde materialen voor de gezondheidszorg .

"Chemotherapeutische geneesmiddelen veroorzaken een breed scala aan bijwerkingen vanwege hun effecten op gezonde en kankerweefsels, ", legt robotica-ingenieur Hongsoo Choi van het Daegu-Gyeongbuk Institute of Science &Technology (DGIST) in Korea uit, die het onderzoek leidde. "Om deze ongewenste effecten te voorkomen, wetenschappers hebben geëxperimenteerd met microrobots van verschillende vormen die medicijnen afleveren aan specifieke weefsels."

Microrobots die medicijnen vervoeren, hebben meestal een magnetisch veld nodig om ze naar de beoogde weefsels te leiden en ze vervolgens op hun plaats te houden. anders worden ze gemakkelijk weggespoeld door lichaamsvloeistoffen zoals de bloedstroom. Choi en collega's wilden een functionele microrobot ontwerpen die onpraktisch en langdurig gebruik van een energieverbruikend magnetisch veld vermijdt.

Ze slaagden erin een microrobot te maken in de vorm van een kurkentrekker met een naald aan het uiteinde.

Choi werkte samen met Seungmin Lee en collega's van DGIST om de kurkentrekkervormige micronaald te fabriceren met behulp van laserlithografie. De microrobot wordt vervolgens gelaagd met nikkel en titaniumoxide om ervoor te zorgen dat hij magnetisch kan worden gemanipuleerd en biocompatibel is met het menselijk lichaam. Geneesmiddelen kunnen op de poreuze, kurkentrekker-vormige steiger en in de naald.

Het team testte de microrobots in kleine kamers gevuld met vloeistof. Ze gebruikten met succes een magnetisch veld om ze te richten op speer en zich aan weefsel te hechten. Eenmaal vast, het kostte een vloeistofstroomsnelheid van 480 millimeter per seconde om de naald uit het weefsel te spoelen. Ter vergelijking, de stroomsnelheid in kleine arteriolen is ongeveer 100 millimeter per seconde.

Vervolgens gebruikten ze een computationele benadering voor nauwkeurigere automatische, in plaats van handmatig, richten van weefsel met behulp van een magnetisch veld. Automatisch richten en fixeren duurde slechts zeven seconden, terwijl handmatige controle van het magnetische veld 55 seconden duurde.

Eindelijk, ze laadden de micronaalden met het antikankergeneesmiddel paclitaxel en testten ze in een microkamer met menselijke colorectale kankercellen. De microrobots hebben de cellen effectief gericht en gedood.

Volgende, het team is van plan om de microrobot te verbeteren voor een efficiëntere medicijnlading en om het magnetische veldsysteem te optimaliseren voor een nauwkeurigere controle. Verdere tests bij dieren en vervolgens proeven bij mensen zullen nodig zijn voordat de microrobots als behandelstrategie kunnen worden gebruikt.