Draadloze millirobots navigeren succesvol door slagaders (video)

Met behulp van een robotisch gestuurde roterende magneet stuurden onderzoekers van de Universiteit Twente en het Radboud UMC schroefvormige robotjes door een smal bloedvat, zowel met de stroming mee als er tegenin. Bedoeling is om ze bloedproppen te laten verwijderen.

Elk jaar sterft wereldwijd één op de vier mensen aan aandoeningen die worden veroorzaakt door bloedstolsels. Chirurgen gebruiken flexibele instrumenten om de bloedprop te verwijderen, maar sommige delen van het lichaam zijn moeilijk te bereiken. Met hun kleine formaat kunnen de kleine robots deze plekken wel bereiken.

De millirobots kunnen zowel tegen de stroom in als met de stroom meezwemmen en zijn heel nauwkeurig e besturen en lokaliseren. Om de bloedvaten niet te beschadigen, zijn ze bovendien biocompatibel.

Echte aorta en nieren

Voor hun experiment in het Technisch Medisch Centrum van de Universiteit Twente gebruikten de onderzoekers een echte aorta en nieren. “Dit vereiste een interdisciplinaire aanpak en samenwerking tussen veel verschillende afdelingen: Het Robotics Lab, Laboratory of biointerface, blood lab, DesignLab, LipoCoat en MESA+ hebben ons allemaal geholpen om tot dit resultaat te komen”, zegt onderzoeker Islam Khalil.

Met precisie bestuurd

Voor het experiment gebruikten de onderzoekers een draaiende magneet bestuurd door een robotarm om de millirobots draadloos door het bloedvat te sturen. Met een röntgenapparaat lokaliseerden ze de millirobots terwijl deze door de aorta zwom. De onderzoekers gebruikten een maximale bloedstroom in de aorta van 120 ml per minuut. Maar met een sterkere magneet kunnen de millirobots door een sterkere stroming zwemmen. De millirobots zwommen stabiele rechte stukken met de stroom mee en tegen de stroom in. Dat lukte met één, maar ook met meerdere robots tegelijk.

Kleine avonturiers

De robots zelf zijn 3D-geprinte, schroefvormige objecten met een kleine permanente magneet erin. “Deze kleine magneet van slechts een millimeter lang en een millimeter in diameter plaatsten we zo dat hij de ‘schroef’ in beide richtingen kan draaien. Dit maakt het mogelijk om tegen de stroom in te zwemmen en vervolgens om te draaien en terug te zwemmen”, zegt Khalil. Het kleine formaat maakt het mogelijk om meerdere robots tegelijk te gebruiken. En de schroefvorm maakt dat ze door een bloedstolsel heen kunnen boren.

Medicijnen bezorgen

“Deze millirobots hebben een enorme potentie in de vaatchirurgie”, zegt Michiel Warle, vaatchirurg in het Radboudumc. “Momenteel gebruiken we bloedverdunners en flexibele instrumenten, maar een millirobot kan naar moeilijk bereikbare slagaders zwemmen. Daarvoor zijn slechts minimale incisies nodig om ze in te brengen.”

Samen met Radboudumc en Triticum Medical (Israël) gaan de onderzoekers de millirobots verder ontwikkelen zodat ze draadloos bloedstolsels kunnen verwijderen. Het consortium onderzoekt manieren om deze technologie te exploiteren.

Naast het verwijderen van bloedstolsels zijn andere toepassingen denkbaar. “De robots kunnen medicijnen afleveren waar nodig. Op die manier hebben we minimale bijwerkingen in de rest van het lichaam”, aldus Khalil.

Video

Bekijk de video via deze link: https://utwente.yuja.com/V/Video?v=610037&node=2982463&a=579851665