Microrobots que podem transportar medicamentos e dirigir podem fornecer entrega de medicamentos direcionados

Os microbots formados em gotículas podem permitir a entrega de medicamentos direcionados a precisão, melhorando a administração de medicamentos IV, que envia apenas 0,7% do medicamento para o tecido alvo, de acordo com um Estudo recente em Avanços científicosrealizado por meio de simulações na Universidade de Michigan e experimentos na Universidade de Oxford.

Um experimento imitando um tratamento para Doença inflamatória intestinalrealizado em um intestino de porco e apoiado por simulações, demonstrou como os microbots podem ser entregues pelo cateter e direcionados a um native de destino com um campo magnético. Os microrobotes são partículas bilaterais que são compostas por um gel que pode transportar medicamentos e ímãs que permitem seu controle.

No experimento intestino, quando o gel se dissolveu, entregou um corante que a equipe detectou para garantir que a carga química chegasse ao seu native alvo. Eles também testaram a liberação atrasada, com alguns géis se dissolvendo por períodos mais longos. Após o parto, o partículas magnéticas foram direcionados de volta ao cateter e recuperados.

Se dispensado em vários locais, essa função pode melhorar o tratamento da doença inflamatória intestinal; Por exemplo, entregando vários medicamentos, como esteróides, imunomoduladores e agentes regenerativos a diferentes locais de inflamação ao longo do intestino.

A equipe também testou um caso de uso de cirurgia minimamente invasiva com um modelo de joelho humano. Os microrobots foram liberados em uma área facilmente acessível e depois manobrados em um native de destino de difícil alcance para dispensar um corante antes de voltar ao native de entrada para extração.

“Com este trabalho, estamos nos aproximando da entrega terapêutica muito avançada. Nossas técnicas avançadas de fabricação permitem a criação de sistemas robóticos macios com características notáveis e recursos de movimento”, disse Molly Stevens, professora de John Black de Bionanociência do Instituto de Engenharia Biomédica da Universidade de Oxford.

As partículas que compõem os microbots são feitas empurrando uma corrente de gel contendo partículas magnéticas através de um canal estreito. Um fluxo de óleo entra no dispositivo e cruza o gel, beliscando gotículas de tamanho uniforme. As partículas de gel magnético afundam na parte inferior da gota e o gel vazio flutua na parte superior.

Os dispositivos resultantes, chamados microbots ou PMDMs derivados de gotículas magnéticas permanentes, medem cerca de 0,2 milímetros ou a largura de dois pêlos humanos.

“Tradicional microrobot A fabricação tem rendimento muito baixo. Usando microfluídicos, podemos gerar centenas de microbots em minutos. Aumenta significativamente a eficiência e diminui o custo de fabricação “, disse Yuanxiong Cao, um estudante de doutorado no grupo Stevens da Universidade de Oxford e co-líder do estudo.

As simulações previam e depois ajustaram como os microrobotes se movem em resposta a frequências específicas do campo magnético. Os cursos de obstáculos simulados serviram como um campo de prova para dirigir os microrobotes por ambientes complexos.

O sistema físico usa um eletroímã controlado por software program comercialcriando campos magnéticos que formam e movem cadeias de microbots semelhantes a minhocas. As correntes se movem de três maneiras diferentes, que os pesquisadores chamam de caminhada, rastejando ou balançando. Eles podem desmontar e remontar o comando, ajudando -os a atravessar passagens estreitas ou outras obstruções.

“Fiquei surpreso ao ver quanto controle temos sobre as diferentes partículas, especialmente para os ciclos de montagem e desmontagem, com base na frequência do campo magnético”, disse Philipp Schönhöfer, co-autor do autor do estudo e do investigador de pesquisa de engenharia química do Grupo de Sharon Glot, o Authony C. Lembke Chair of Chemical Of Engineering do Engineering do Engineering e do Grupo de Grupo Sharon, o Authony C. de Departamento de Lembke do Departamento de Química do Mons, o Authony.

Como próximo passo, a equipe de pesquisa está projetando novos microrobots que podem navegar melhor em ambientes complexos. Eles testarão diferentes partículas em emulsões para entender como se atraem e estudarão como os enxames de partículas maiores se comportam em campos magnéticos variados.

“Com nossa plataforma computacional, agora também desenvolvemos um playground para explorar um espaço de design ainda mais amplo, que já desencadeou idéias para arquiteturas de microrrobot mais complexas inspiradas no conceito PMDM”, disse Schönhöfer.

Pesquisadores do Imperial School of London também contribuíram para o estudo.