As imagens disponíveis para download no site da Assessoria de Imprensa do MIT são fornecidas a entidades não comerciais, à imprensa e ao público sob uma Licença Creative Commons Attribution Non-Commercial Non-Derivative License. Você não deve alterar as imagens fornecidas, apenas cortá-las para o tamanho apropriado. Os créditos devem ser usados ​​ao copiar as imagens;se não for fornecido abaixo, credite “MIT” para imagens.
Os engenheiros do MIT desenvolveram um robô semelhante a um fio magneticamente dirigível que pode deslizar ativamente por caminhos estreitos e sinuosos, como a vasculatura labiríntica do cérebro.
No futuro, este fio robótico pode ser combinado com a tecnologia endovascular existente, permitindo aos médicos guiar remotamente um robô através dos vasos sanguíneos do cérebro de um paciente para tratar rapidamente bloqueios e lesões, como os que ocorrem em aneurismas e derrames.
“O AVC é a quinta principal causa de morte e a principal causa de incapacidade nos Estados Unidos.Se os derrames agudos puderem ser tratados nos primeiros 90 minutos, a sobrevida do paciente pode ser significativamente melhorada”, diz MIT Mechanical Engineering e Zhao Xuanhe, professor associado de engenharia civil e ambiental. bloqueio durante esse período de 'horário nobre', poderíamos potencialmente evitar danos cerebrais permanentes.Essa é a nossa esperança.”
Zhao e sua equipe, incluindo o autor principal Yoonho Kim, um estudante de pós-graduação no Departamento de Engenharia Mecânica do MIT, descrevem seu projeto de robô macio hoje na revista Science Robotics. Shengduo Liu.
Para remover coágulos sanguíneos do cérebro, os médicos geralmente realizam cirurgia endovascular, um procedimento minimamente invasivo no qual o cirurgião insere um fio fino através da artéria principal do paciente, geralmente na perna ou na virilha. Com a imagem dos vasos sanguíneos, o cirurgião gira manualmente o fio para cima nos vasos sanguíneos cerebrais danificados. O cateter pode então ser passado ao longo do fio para entregar o medicamento ou o dispositivo de recuperação de coágulos na área afetada.
O procedimento pode ser fisicamente exigente, disse Kim, e requer que os cirurgiões sejam especialmente treinados para suportar a exposição repetida à radiação da fluoroscopia.
“É uma habilidade muito exigente e simplesmente não há cirurgiões suficientes para atender os pacientes, especialmente nas áreas suburbanas ou rurais”, disse Kim.
Os fios-guia médicos usados ​​em tais procedimentos são passivos, o que significa que devem ser manipulados manualmente e geralmente são feitos de um núcleo de liga de metal e revestidos com um polímero, que, segundo Kim, pode criar fricção e danificar o revestimento dos vasos sanguíneos. espaço apertado.
A equipe percebeu que os desenvolvimentos em seu laboratório poderiam ajudar a melhorar esses procedimentos endovasculares, tanto no design dos fios-guia quanto na redução da exposição dos médicos a qualquer radiação associada.
Nos últimos anos, a equipe acumulou experiência em hidrogéis (materiais biocompatíveis feitos principalmente de água) e impressão 3D de materiais acionados por magneto que podem ser projetados para rastejar, pular e até pegar uma bola, apenas seguindo a direção do magnético.
No novo artigo, os pesquisadores combinaram seu trabalho em hidrogéis e atuação magnética para produzir um fio robótico revestido de hidrogel magneticamente orientável, ou fio-guia, que eles conseguiram tornar fino o suficiente para guiar magneticamente os vasos sanguíneos através de réplicas de cérebros de silicone em tamanho real. .
O núcleo do fio robótico é feito de liga de níquel-titânio, ou “nitinol”, um material que é flexível e elástico. flexibilidade ao envolver vasos sanguíneos apertados e tortuosos. A equipe revestiu o núcleo do fio com pasta de borracha, ou tinta, e incorporou partículas magnéticas nele.
Por fim, eles usaram um processo químico que haviam desenvolvido anteriormente para revestir e unir a camada magnética com um hidrogel – um material que não afeta a capacidade de resposta das partículas magnéticas subjacentes, ao mesmo tempo em que fornece uma superfície biocompatível lisa, sem atrito.
Eles demonstraram a precisão e a ativação do fio robótico usando um grande ímã (muito parecido com a corda de uma marionete) para guiar o fio através da pista de obstáculos de um pequeno loop, reminiscente de um fio passando pelo buraco de uma agulha.
Os pesquisadores também testaram o fio em uma réplica de silicone em tamanho real dos principais vasos sanguíneos do cérebro, incluindo coágulos e aneurismas, que imitavam tomografias computadorizadas do cérebro de um paciente real. A equipe encheu um recipiente de silicone com um líquido que imita a viscosidade do sangue , em seguida, manipulou manualmente grandes ímãs ao redor do modelo para guiar o robô pelo caminho sinuoso e estreito do contêiner.
Os fios robóticos podem ser funcionalizados, diz Kim, o que significa que a funcionalidade pode ser adicionada - por exemplo, entrega de medicamentos que reduzem coágulos sanguíneos ou quebra de bloqueios com lasers. Para demonstrar o último, a equipe substituiu os núcleos de nitinol dos fios por fibras ópticas e descobriu que eles poderiam guiar magneticamente o robô e ativar o laser assim que atingisse a área alvo.
Quando os pesquisadores compararam o fio robótico revestido de hidrogel com o fio robótico não revestido, eles descobriram que o hidrogel fornecia ao fio uma vantagem escorregadia muito necessária, permitindo que ele deslizasse por espaços mais apertados sem ficar preso. Em procedimentos endovasculares, essa propriedade será fundamental para evitar atritos e danos ao revestimento do vaso à medida que o fio é passado.
“Um desafio na cirurgia é ser capaz de atravessar os complexos vasos sanguíneos do cérebro, que são tão pequenos em diâmetro que os cateteres comerciais não conseguem alcançar”, disse Kyujin Cho, professor de engenharia mecânica da Universidade Nacional de Seul.“Este estudo mostra como superar esse desafio.potencial e permitir procedimentos cirúrgicos no cérebro sem cirurgia aberta.”
Como esse novo fio robótico protege os cirurgiões da radiação? O fio-guia magneticamente dirigível elimina a necessidade de os cirurgiões inserirem o fio no vaso sanguíneo do paciente, disse Kim. Isso significa que o médico também não precisa estar perto do paciente e , mais importante, o fluoroscópio que produz a radiação.
Em um futuro próximo, ele prevê a cirurgia endovascular incorporando a tecnologia magnética existente, como pares de ímãs grandes, permitindo que os médicos fiquem fora da sala de cirurgia, longe de fluoroscópios que visualizam o cérebro dos pacientes ou mesmo em locais completamente diferentes.
“As plataformas existentes podem aplicar um campo magnético a um paciente e realizar uma fluoroscopia ao mesmo tempo, e o médico pode controlar o campo magnético com um joystick em outra sala, ou mesmo em uma cidade diferente”, disse Kim. usar a tecnologia existente na próxima etapa para testar nosso fio robótico in vivo.”
O financiamento para a pesquisa veio em parte do Office of Naval Research, do Soldier Nanotechnology Institute do MIT e da National Science Foundation (NSF).
A repórter do Motherboard, Becky Ferreira, escreve que os pesquisadores do MIT desenvolveram um fio robótico que pode ser usado para tratar coágulos sanguíneos ou derrames neurológicos. Os robôs podem ser equipados com drogas ou lasers que “podem ser aplicados em áreas problemáticas do cérebro.Esse tipo de tecnologia minimamente invasiva também pode ajudar a mitigar danos causados ​​por emergências neurológicas, como derrames”.
Pesquisadores do MIT criaram um novo segmento de robótica magnetron que pode percorrer o cérebro humano, escreve o repórter do Smithsonian Jason Daley.
O repórter do TechCrunch Darrell Etherington escreve que os pesquisadores do MI desenvolveram um novo fio robótico que pode ser usado para tornar a cirurgia cerebral menos invasiva. Etherington explicou que o novo fio robótico pode “tornar mais fácil e acessível o tratamento de problemas cerebrovasculares, como bloqueios e lesões que podem levar a aneurismas e derrames”.
Pesquisadores do MIT desenvolveram um novo verme robótico controlado magneticamente que poderia um dia ajudar a tornar a cirurgia cerebral menos invasiva, relata Chris Stocker-Walker, da New Scientist. atingir os vasos sanguíneos”.
O repórter do Gizmodo, Andrew Liszewski, escreve que um novo trabalho robótico desenvolvido por pesquisadores do MIT pode ser usado para limpar rapidamente bloqueios e coágulos que causam derrames. que os cirurgiões muitas vezes têm de suportar”, explicou Liszewski.