آریاطب
روباتهای مغناطیسی پزشکی
روباتهای مغناطیسی پزشکی: میکروروباتهای کوچک آماده بالینی برای تحویل هدفمند دارو
(Clinically Ready Magnetic Microrobots for Targeted Therapies)
خلاصه
تصور کنید یک میکروروبات کوچک، به اندازه یک دانه نمک، در رگهای شما حرکت کند و داروی لازم را دقیقاً به جایی برساند که بدن شما به آن نیاز دارد، بدون آنکه سایر قسمتها را تحت تأثیر قرار دهد. این همان هدفی است که محققان با روباتهای مغناطیسی پزشکی دنبال میکنند. مقاله پیشرو یک پلتفرم رباتیک بالینی را معرفی میکند که میتواند این میکروروباتها را در جریان خون هدایت کرده، دارو را آزاد کند و حتی در تصاویر فلوروسکوپی دیده شود. آزمایشهای انجام شده در مدلهای انسانی و حیوانی بزرگ نشان میدهد این فناوری میتواند آینده درمانهای هدفمند و کمتهاجمی را شکل دهد.
چرا میکروروباتها؟
تحویل دارو به بدن بهصورت سیستمیک، یعنی پخش دارو در کل بدن، همیشه با عوارض جانبی همراه است. در واقع، حدود ۳۰٪ شکست داروها در آزمایشهای بالینی به دلیل همین عوارض است. تصور کنید دارویی که باید تنها در یک تومور اثر کند، تمام بدن شما را تحت تأثیر قرار دهد!
برای حل این مشکل، دانشمندان طی دو دهه گذشته روی میکروروباتها و نانوروباتهای مغناطیسی کار کردهاند. این رباتهای ریز، مانند یک قایق کوچک در رودخانه، میتوانند دارو را مستقیماً به محل بیماری برسانند، اثربخشی درمان را بالا ببرند و عوارض جانبی را کاهش دهند.
در طول این سالها، پیشرفتهای مهمی در حرکت رباتها، مواد سازنده و روشهای ساخت آنها به دست آمده است. برخی رباتها حتی حرکت سلولها و میکروارگانیسمها را تقلید میکنند و میتوانند بهطور دقیق در بدن حرکت کنند. همچنین، امکان بارگذاری داروهای مختلف و حتی مشاهده آنها در بدن با استفاده از تصویربرداری زنده فراهم شده است.
با این حال، انتقال این فناوریها به کلینیک و بیمارستانها هنوز چالشی بزرگ است. مواد رباتها باید سازگار با بدن و ترجیحاً قابل تجزیه باشند تا پس از انجام وظیفه، بدون جراحی از بدن خارج شوند. همچنین تولید گرادیان مغناطیسی کافی برای هدایت رباتها در بدن انسان، کار سادهای نیست، زیرا قدرت میدان مغناطیسی با فاصله کاهش مییابد.
معرفی پلتفرم رباتیک
محققان یک پلتفرم رباتیک ویژه توسعه دادهاند که شامل:
-
دو واحد الکترومغناطیسی جفتشده برای تولید میدانهای مغناطیسی دقیق
-
کاتتر آزادسازی سفارشی
-
و میکروروبات بدون اتصال که ما آن را کپسول مغناطیسی مینامیم
تصور کنید این کپسول کوچک، درون ژلاتین و نانوذرات آهن و تانتالوم محصور شده و داروی درمانی درون آن قرار دارد. با کمک میدانهای مغناطیسی چرخشی و گرادیان مغناطیسی، میتوان آن را در عروق و فضاهای مغزی هدایت کرد. حتی پس از حل شدن ژلاتین در نقاط خاص، نانوذرات میتوانند دارو را به عروق کوچک و دور دست برسانند، درست مثل یک قطار کوچک که محموله خود را به مقصد دقیق میرساند.
چگونه این میکروروبات حرکت میکند؟
سه روش اصلی برای حرکت میکروروبات وجود دارد:
-
چرخش روی دیواره رگها با میدان مغناطیسی: برای مناطق با جریان کم مثل فضای اطراف مغز.
-
کشیدن با گرادیان مغناطیسی: میتواند در مقابل جریان خون حرکت کند و سرعتی تا ۲۱ سانتیمتر بر ثانیه داشته باشد.
-
حرکت در جریان خون: جریان طبیعی خون ربات را حمل میکند و میدان مغناطیسی مسیر دقیق آن را هدایت میکند.
در آزمایشهای مدل Y-junction، ۹۵٪ کپسولها موفق شدند به شاخه مورد نظر برسند. همچنین با استفاده از فلوروسکوپی میتوان مسیر حرکت آنها را بهصورت زنده مشاهده کرد.
آزادسازی دارو و ایمنی
میکروروبات میتواند دارو را به دو صورت آزاد کند:
-
آهسته و تدریجی: برای درمان تومورهای کوچک یا مزمن
-
سریع و متمرکز: برای درمانهای اورژانسی، مثل حل لخته خون
با استفاده از تحریک مغناطیسی با فرکانس بالا، نانوذرات گرم میشوند و ژلاتین حل میشود، دارو آزاد میشود و حتی اگر ربات به مکان نامطلوبی برسد، میتوان آن را به سرعت حل و بیاثر کرد. این مانند داشتن یک کلید توقف اضطراری برای ربات است.
آزمایشهای عملی
-
در مدل سیلیکونی سهبعدی عروق انسان، میکروروبات با جریان ۳۷ سانتیمتر/ثانیه در شریان کاروتید داخلی حرکت کرد و به سه شاخه دوردست رسید.
-
با استفاده از داروی rtPA، ربات توانست لخته خون انسانی را باز کند و جریان خون طی ۷.۵ دقیقه بازگردد، و بیشتر لخته در کمتر از ۲۰ دقیقه حل شد.
-
در مدلهای حیوانی بزرگ (گوسفند و خوک)، سه روش هدایت میکروروبات با موفقیت و تکرارپذیری کامل انجام شد.
چرا این فناوری مهم است؟
این رباتهای کوچک میتوانند در نقاط حساس بدن حرکت کنند و دارو را دقیقاً به محل نیاز برسانند، بدون نیاز به جراحی باز یا خطرات عوارض جانبی داروهای سیستمیک. این پلتفرم، تحویل هدفمند دارو را به واقعیت بالینی نزدیک میکند و آیندهای امیدوارکننده برای درمان تومورها، انسدادهای عروقی و عفونتهای موضعی فراهم میسازد.
تصویر ذهنی برای درک بهتر:
تصور کنید جریان خون شما مانند یک رودخانه پر پیچ و خم است. میکروروبات مثل قایقی کوچک با آهنربا در این رودخانه حرکت میکند، مسیر خود را تغییر میدهد، به شاخههای کوچک میرود و محموله خود (دارو) را دقیقاً در محل مورد نیاز تخلیه میکند. سپس خود را حل میکند و بدون ایجاد مانع یا آسیب، ناپدید میشود.
یوتیوب مصرفی