_ Cartografierea viitorului micromotoare

Este chestia desenelor animate și a filmelor: o echipă de oameni de știință se micșorează și zboară o navă de dimensiunea unui vas de sânge prin țesuturi și tendințe până la locul rănii sau bolii. Ele repară sau atacă direct locul - orice este necesar - fără a deranja țesutul din jur. Când treaba este terminată, pacientul strănută puternic și iese din echipa, problema rezolvată.

Science-fiction este mai aproape de realitate decât ne dăm seama. Nu miniaturizând oamenii, desigur, dar cercetătorii din diverse discipline au conceput mașini minuscule capabile să realizeze o varietate de sarcini biomedicale pentru a ajuta la evaluarea și tratarea precisă a diferitelor afecțiuni, în laborator. Întrebarea acum este cum să traducem munca de la băncile de laborator în paturi de spital. O echipă de cercetare cu sediul în China a analizat starea actuală a micromotoarelor pentru aplicații biomedicale și a propus următorii pași pentru a avansa lucrările.

Ei și-au publicat recomandările pe 10 octombrie în Cyborg and Bionic Systems.

„Domeniul micromotoarelor medicale s-a dezvoltat rapid și este foarte promițător pentru executarea diverselor sarcini medicale, cum ar fi livrarea țintită a medicamentelor, microchirurgia celulară de precizie, micro/nanomanipularea și diagnosticul și terapia neinvazive/minim invazive”, a spus co-corespondent. autor Jinhua Li, profesor la Școala de Tehnologie Medicală, Institutul de Tehnologie din Beijing.

„În această lucrare de revizuire, ne-am propus să oferim o mai bună înțelegere a proiectării, fabricării și direcțiilor viitoare ale hidrogelului. bazate pe micromotoare și nanomotoare cu receptivitate la stimuli activi pentru diverse aplicații biomedicale."

Funcționalitatea unui micromotor medical depinde în primul rând de materialul cu care este proiectat, conform Li.

"Hidrogelurisunt foarte potrivite pentru fabricarea de micromotoare medicale, deoarece au multe avantaje, cum ar fi structurile de rețea poroase și receptivitatea la stimuli multipli", a spus Li. Hidrogelurile sunt insolubile, dar pot absorbi apa menținând în același timp suportul structural. „Integrarea materialelor hidrogel sensibile la stimuli în proiectarea micromotoarelor medicale le poate dota cu noi caracteristici favorabile, cum ar fi transformarea, biocompatibilitatea și biodegradabilitatea și capacitatea de încărcare și eliberare controlată a medicamentelor.”

În setările de laborator. , micromotoarele fabricate cu hidrogeluri pot reține sau remorca agenți terapeutici - inclusiv particule și celule încărcate cu medicamente - către o tumoare sau alt loc bolnav pentru eliberare. Dacă sunt proiectați să răspundă la stimuli specifici, cum ar fi nivelurile de pH sau semnalele externe, ele pot, de asemenea, să efectueze sarcini medicale specifice, cum ar fi prelevarea de probe de celule și îndepărtarea cheagurilor.

Totuși, o problemă majoră cu aceasta, a spus Li. , este că materialele de fabricație utilizate pentru a realiza o astfel de manipulare a obiectelor de dimensiuni mici cuprind adesea componente biologic incompatibile sau nedegradabile care pot provoca efecte fiziologice nedorite.

„Micromotoarele au nevoie de tehnici de fabricație programabile și de manevrabilitate cu mai multe grade de libertate, precum și capacități mai sofisticate de transformare a formei, cu microarhitecturi mai complicate, pentru a debloca mai multe moduri de locomoție și manipulare a obiectelor", a spus Li.

Li și echipa au cerut, de asemenea, mai multe cercetări în trei domenii specifice: timpul necesar unui micromotor pentru a se umfla sau contracta după cum este necesar, o măsură cheie de performanță pentru durata de viață a dispozitivului; ce semnale de stimul străine pot fi folosite pentru a declanșa acțiunea micromotorie fără a provoca prejudicii pacientului care urmează un tratament; și experimente mai extinse pentru a înțelege cel mai bine cum să manipulezi și să navighezi micromotoarele în mediul de viață cu ajutorul instrumentelor clinice și a sistemelor de imagistică.

„Zona de cercetare a micromotoarelor care răspund la stimuli pe bază de hidrogel pentru multiple aplicații biomedicale. rămâne la început”, a spus Li.

„Cu tot mai multe studii in vivo, aceste micromotoare au un potențial uriaș de traducere pentru diverse scenarii de aplicații medicale. Cercetătorii, farmaciștii, inginerii, medicii și experții din alte domenii ar trebui să lucreze împreună pentru a avansa fabricarea, forma programabilă. morphing, proiectarea sensibilității la stimuli și experimente in vivo ale micromotoarelor pe bază de hidrogel pentru a-și realiza în sfârșit traducerea și aplicațiile clinice.”

(Fluierul)