Новое исследование на животных предполагает, что роботы размером меньше большинства бактерий могут доставлять лекарства прямо к месту аневризмы головного мозга, предотвращая разрушительный инсульт.
Новая технология была протестирована только на кроликах. Однако при дальнейшем изучении она может стать альтернативой стентам и спиралям, которые в настоящее время используются для стабилизации аневризм у пациентов.
Эти имплантаты могут остановить кровотечение, вызванное аневризмой, при которой стенка артерии ослабевает и раздувается. Но лечение также может иметь проблемы, такие как риск возобновления кровотечения или того, что процедура восстанавливает аневризму лишь частично. Также может потребоваться постоянное применение разжижающих кровь препаратов для предотвращения тромбов, говорит Ци Чжоу (Qi Zhou), научный сотрудник в области биоинженерии в Эдинбургском университете и соавтор новой статьи, описывающей нанороботов.
«Наши удалённо управляемые магнитные нанороботы обеспечивают более точный и безопасный способ быстрого закрытия церебральных аневризм без использования имплантатов, — сказал Чжоу в интервью Live Science. — Они также могут облегчить трудоёмкую задачу для хирургов по проведению длинного и тонкого микро-катетера через сложные сети кровеносных сосудов.»
Аневризмы могут образоваться в любой артерии тела. Когда они образуются в мозге, они могут лопнуть и вызвать инсульт. Для разработки нового решения для этих опасных состояний, Чжоу и его коллеги разработали нанороботов диаметром всего 295 нанометров. Для сравнения: типичный вирус имеет ширину около 100 нанометров, а ширина большинства бактерий находится в диапазоне 1000 нанометров.
Каждый наноробот состоит из магнитного ядра, коагулянта под названием тромбин, который лечит аневризму, и покрытия, которое плавится при легком нагреве, чтобы высвободить медикамент.
«Используя магнитное поле, нанороботов можно направить к аневризме, — сказал Чжоу. — Затем используется сфокусированное тепло, чтобы расплавить покрытие, высвободить лекарство и блокировать кровообращение аневризмы.»
Это тепло передаётся с помощью переменного магнитного поля, которое, по сути, создаёт трение, нарушая расположение частиц, подвергающихся воздействию поля. Температура поддерживается ниже 122 градусов по Фаренгейту (50 градусов по Цельсию), поэтому ткани тела не повреждаются.
Идея заключается в том, чтобы кардиохирурги могли вводить эти нанороботы в кровоток, в поток крови выше аневризмы, используя микро-катетер. Это позволило бы избежать чрезмерного проникновения в тонкие сосуды мозга.
В новом исследовании, опубликованном в четверг (5 сентября) в журнале Small, учёные сначала проверили биосовместимость нанороботов на человеческих клетках в лабораторных условиях. Биосовместимый материал можно ввести в живые ткани, не причиняя вреда или нежелательных побочных эффектов. Они также провели предварительные исследования на животных, лечив трёх кроликов от искусственно вызванных аневризм сонных артерий, питающих мозг и голову кровью.
«Мы обнаружили, что нанороботы могут быть успешно направлены к аневризме в клинических интервенционных условиях и быстро сформировать стабильный тромб, чтобы полностью её заблокировать», — сказал Чжоу.
В течение двухнедельного периода наблюдения трое кроликов оставались здоровыми, со стабильными тромбами, блокирующими их аневризмы. Эти тромбы не блокируют кровоснабжение мозга, а закрывают ослабленное место в сосуде, чтобы предотвратить его разрыв.
Чжоу отметил, что в будущем технологию нужно будет испытать на более крупных животных, которые лучше имитируют человеческое тело. Также необходимо провести испытания безопасности и эффективности нанороботов в долгосрочных исследованиях, чтобы оценить, как они будут действовать в течение длительного времени. В испытаниях на кроликах аневризмы находились на небольшой глубине, поэтому команде также необходимо будет улучшить систему магнитного контроля, чтобы лучше направлять ботов к аневризмам глубоко внутри мозга.
«Работы ещё много, но мы верим, что эта технология имеет потенциал революционизировать подходы к лечению аневризм мозга», — добавил он.
