Uma equipa de investigadores na China desenvolveu novos “microfibrebots” de enrolamento magnético e utilizou-os para embolizar hemorragias arteriais num coelho – abrindo caminho para uma série de tratamentos controláveis e menos invasivos para aneurismas e tumores cerebrais.
Ao tentar estancar o sangramento em aneurismas ou estancar o fluxo de sangue para tumores cerebrais (um processo conhecido como embolização), os cirurgiões geralmente passam um cateter fino pela artéria femoral e o conduzem pelos vasos sanguíneos para administrar agentes embólicos. Embora amplamente utilizados, estes cateteres são difíceis de guiar através de redes vasculares complexas.
Num esforço para enfrentar este desafio, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Huazhong (HUST) criaram minúsculos robôs de microfibras magnéticos e macios que podem realizar tais procedimentos remotamente. Os dispositivos, feitos de uma fibra magnetizada torcida em forma de hélice, podem caber em uma variedade de tamanhos de vasos diferentes e se mover em forma de saca-rolhas quando expostos a um campo magnético externo. Os resultados da pesquisa, apresentados em Robótica ciência, demonstram como os dispositivos foram usados com sucesso para conter sangramento arterial em um coelho.
Como coautor JianfengZhang explica, os microfibrebots são feitos usando energia térmica para transformar materiais compostos magnéticos macios em microfibras, que são então “magnetizadas e moldadas para lhes dar polaridade magnética helicoidal”. Ao controlar o campo magnético, o robô magnético de microfibra macia demonstrou transformação morfológica reversível (alongamento ou agregação) e propulsão espiral através do fluxo sanguíneo (tanto a montante como a jusante). Isto permite navegar através de sistemas vasculares complexos e realizar embolização robótica na região submilimétrica.
“O artigo mostra como atuamos in vitro embolização de aneurismas e tumores em modelo neurovascular, e realizou navegação robótica e embolização sob fluoroscopia em tempo real em um in vivo modelo de artéria femoral de coelho”, diz Zang. “Esses experimentos demonstram o valor clínico potencial deste trabalho e abrem caminho para futuras opções cirúrgicas de embolização assistida por robô.”
Função de ancoragem
De acordo com o primeiro autor Xurui Liu, estudante de doutorado na HUST, cada microfibrebot possui uma função de ancoragem, semelhante à de um stent vascular, permitindo que seja ancorado de forma estável à parede interna dos vasos sanguíneos através da fricção de contato para evitar ser lavado por o fluxo sanguíneo.
“Sua distribuição helicoidal de magnetização fornece ao robô de microfibra uma direção líquida de magnetização ao longo de seu eixo central. Ao aplicar um campo magnético externo consistente com a direção da magnetização líquida, o robô pode ser alongado”, diz ela.
“Por outro lado, quando o campo magnético externo é oposto à direção da magnetização líquida, o robô irá se reunir”, acrescenta ela. “A suavidade e a elevada robustez deste robô de microfibra garantem que a sua função de reconstrução morfológica permanece totalmente reversível após mais de mil ciclos de agregação e alongamento.”
Alternativa promissora
Em contraste com os robôs macios magnéticos relatados em pesquisas anteriores, Zang confirma que as características da direção da magnetização helicoidal dos novos robôs permitem que seus modos de deformação e movimento sejam desacoplados ortogonalmente, independentemente do campo magnético de controle, proporcionando “flexibilidade única de controle do campo magnético”.
“Esse recurso não só permite que um único robô de microfibra se mova em alta velocidade contra o fluxo sanguíneo sob a ação de um campo magnético rotativo, mas também permite o controle independente da forma e do movimento de vários robôs de microfibra”, explica Zang.
“Além disso, esses dispositivos são compatíveis com cateteres intervencionistas comumente usados para maximizar seu potencial de uso em ambientes clínicos”, acrescenta.
Confrontados com os desafios dos métodos tradicionais, como a embolização por cateter – particularmente em termos das suas limitações operacionais e precisão insuficiente, bem como os riscos para a saúde relacionados com a exposição dos médicos à radiação durante longos períodos de tempo (da orientação de raios X sistema) – Zang destaca que o desenvolvimento da tecnologia de microfibras magnéticas fornece aos médicos um novo meio de melhorar os tratamentos existentes.
Microrobôs magnéticos se alinham para terapia com células-tronco
“O desenvolvimento de microfibrebots oferece uma nova perspectiva para o tratamento de embolização vascular e mostra potencial de aplicação em tecnologia de tratamento cirúrgico minimamente invasivo. Esta tecnologia fornece um complemento ou alternativa eficaz à tecnologia tradicional de embolização por cateter, controlando com precisão a oclusão do fluxo sanguíneo”, afirma.
Zang observa que embora esta tecnologia demonstre potencial, ainda existem desafios a superar antes da sua aplicação clínica. Isso inclui otimização estrutural de microfibrabots, aumento da biocompatibilidade de materiais e desenvolvimento de sistemas de posicionamento e rastreamento de vasos sanguíneos. “A equipe de pesquisa está trabalhando para abordar essas questões-chave para avançar na aplicação da tecnologia”, acrescenta.
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- Fonte: https://physicsworld.com/a/magnetic-microbots-show-promise-for-treating-aneurysms-and-brain-tumours/
