Kan Damarlarında Yüzebilen Mikro Robotlar İnme Tedavisinde Umut Vadediyor

Araştırmacılar, inmelere neden olan tehlikeli damar tıkanıklıklarını parçalamada kullanılabilecek mikrorobotların etkili bir araç olabileceğini belirtiyor ancak bu küresel robotlar teknik olarak otonom makineler sayılmıyor. Aksine, yaşam kurtarıcı ilaçlarla doldurulmuş ve doktorların ilerleyişini takip etmesini sağlayan düşük miktarda radyoaktif izleyici madde içeren, manyetik olarak yönlendirilen küçük kapsüller olarak tanımlanıyor.

Güncel inme tedavilerinde sıklıkla, damar içinde oluşan pıhtıyı (trombus) çözmek için enjeksiyon yoluyla verilen ilaçlar kullanılıyor. İnsan dolaşım sisteminin genişliği nedeniyle, hedef bölgeye yeterli miktarda ulaşması için ilacın yüksek dozlarda verilmesi gerekebiliyor. Bu yaklaşım, kanama gibi ciddi yan etkiler yaratma riski taşıyor.

İsviçre’deki ETH Zurich bünyesinde çalışan robotik araştırmacıları, alternatif bir yöntemin yaklaştığını düşünüyor. Science dergisinde yayımlanan çalışmaya göre ekip, yeterli miktarda manyetik özellik kazandıracak demir oksit nanoparçacıklarıyla zenginleştirilmiş çözünebilir bir jel kapsül tasarladı. Araştırmanın ortak yazarı Fabian Landers, “İnsan beynindeki damarlar çok küçük olduğundan kapsülün boyutunun da sınırı var. Teknik zorluk, bu kadar küçük bir kapsülün yeterli manyetik özelliklere sahip olmasını sağlamak.” cümlelerini aktardı.

Landers ve ekibi, X-ray altında takip edilebilmesi için kapsüle tantalum nanoparçacıkları da ekledi. Yıllar süren denemelerin ardından, araştırmacılar insan vücudundaki yaklaşık 360 damar yapısı boyunca güvenilir biçimde yönlendirilebilen manyetik bir mikrorobot geliştirdiklerini belirtiyor.

Araştırmanın bir diğer yazarı Bradley Nelson, manyetik alanların bu tür prosedürler için neden ideal olduğunu açıkladı: “Manyetik alanlar ve gradyanlar, vücuda derinlemesine nüfuz eder ve bizim kullandığımız güç ile frekans seviyelerinde vücut üzerinde olumsuz bir etkisi bulunmaz.”

Tabii, küçük teslimat kapsülleri yalnızca etkili oldukları ölçüde değer taşıyor. Bu nedenle Landers ve Nelson önce mikrorobotu hem insan hem de hayvan damarlarını taklit eden silikon modellerde test etti. Halihazırda mevcut tasarım baz alınarak geliştirilen özel kateter; kapsülü açan polimer kavrayıcıya bağlı bir kılavuz tel içeriyor fakat hedefe ulaşma süreci sabit hızda ilerleyen basit bir yönlendirme değil.

Nelson, “İnsan atardamar sistemindeki kan akış hızı konuma bağlı olarak büyük değişiklik gösteriyor. Bu da mikrorobotun yönlendirilmesini son derece karmaşık hale getiriyor.” dedi.

Bu nedenle yönlendirme sistemi, beynin farklı atardamar bölgelerinde ilerleyebilmek için üç farklı stratejiye dayanıyor. Dönen manyetik alanla yönlendirildiğinde mikrorobot saniyede 4 mm hızla ilerleyebildi. Bir başka modelde, değişen manyetik alan gradyanı cihazı daha güçlü alana doğru çekerek ters yöndeki kan akışına karşı ilerlemesini sağladı; bazı durumlarda hız saniyede 20 cm seviyesine kadar çıktı. Landers, “Damarlarımızdan ne kadar hızlı ve ne kadar büyük miktarda kan aktığını görmek şaşırtıcı. Navigasyon sistemimizin tüm bu koşullara dayanıklı olması gerekiyor.” ifadelerini kullandı.

Laboratuvar ortamında elde edilen olumlu sonuçların ardından araştırmacılar, klinik testlerde domuzlara geçti. Senaryoların yüzde 95’inde, mikrorobot hedeflenen bölgeye trombus ilacını başarıyla ulaştırdı. Kapsülün koyun beyin-omurilik sıvısında da etkili şekilde yönlendirilebilmesi, teknolojinin başka tıbbi uygulamalar için de kullanılabileceğini gösterdi.

Landers, karmaşık anatomik bölgelerde elde edilen sonuçların önemini şöyle özetledi: “Bu karmaşık anatomik ortam, çok daha geniş bir terapötik müdahale potansiyeli barındırıyor. Mikrorobotun bu ortamda da yolunu bulabilmesi bizi son derece heyecanlandırdı.”

‍

‍

‍

‍

Kaynak: https://www.popsci.com/health/microrobot-blood-vessel-stroke/