Minirobotok tüdőrák első jeleinek felismerésében

A Nature Engineering Communications folyóiratban július 27-én jelent meg a University of Leeds kutatóinak közleménye, amelyben egy onkológiai alkalmazású minirobot fejlesztéséről számoltak be. A mindössze 2,4 mm hosszú, hajlékony csápra hasonlító, mágneses irányítású eszköz a legkisebb bronchusokba is képes behatolni, és átformálhatja a tüdőrák kezelésének gyakorlatát. A kutatók élettelen emberi testeken próbálták ki a készüléket, amely 37%-kal mélyebbre, és kisebb szövetkárosodást okozva volt képes eljutni, mint a jelenlegi szondák, így sokkal pontosabb és kevésbé invazív beavatkozást tesz lehetővé.

Pietro Valdastri a University of Leeds Science and Technologies Of Robotics in Medicine (STORM) laboratóriumának vezetője szerint három szempontból is újdonságról számolhatnak be, a jelenlegi eszközöknél az eszköz egyrészt sokkal jobban alkalmazkodik a tüdő anatómiájához, másrészt puhább, harmadrészt pedig mágnesek segítségével az alakja is formálható - ez a három vonás együtt forradalmasíthatja a test belsejében végzett eszköznavigációt.

Korai stádiumú nem-kissejtes tüdőrákban (amely a tüdőrákos esetek 84%-át teszi ki), a standard eljárás a sebészeti beavatkozás, csakhogy ez igen invazív, és jelentős mértékű szöveteltávolítással jár. A mai tüdőszűrő programok szerencsére növelték a túlélési arányt, de rámutattak a noninvazív eljárások szükségességére a diagnózis és a terápia tekintetében egyaránt.

Giovanni Pittiglio, a kutatás vezetője szerint “célunk az volt, hogy kuratív, minimális fájdalommal járó eszközt fejlesszünk ki. Ehhez a távoli mágneses irányítás megfelelőnek tűnt, az ultralágy, alakváltásra képes csápocska pedig alkalmazkodik a tüdő anatómiájához, és csökkenti az alkalmazás során fellépő traumát.”

A STORM laboratóriumban a kutatók most két együttműködő, egymással kommunikáló robotcsápocska fejlesztésén szorgoskodnak. Az elképzelés szerint az egyik a kezelő orvos “szemét”, egy apró kamerát hordozna, míg a másik egy minilézerrel távolítaná el a tumort. A jelenleg már kifejlesztett és a jövőben fejlesztendő eszközök szilikonból készülnek, amelyeket a beteg testfelületén elhelyezett robotkarok irányítanak mágnesek segítségével.

A kutatók koponya modellen két robottal már endonazális agyműtétet is szimuláltak, ezzel a módszerrel a sebész az agya elülső területein és a gerincoszlop végi régióban hajthat végre beavatkozásokat - ebben a szimulációban is egy kamerás és egy lézeres minirobotot használtak.

Az együttműködő, mágneses irányítású robotpár koncepciójával a kutatók sokat küzdöttek: normál esetben két egymáshoz közel elhelyezett mágnes ugyanis vonzaná egymást, és összetapadnának. Ezt a problémát végül úgy küzdötték le, hogy a csápok teste csak bizonyos irányokba hajolhat el.

Korábban a kutatók már képesek voltak szimulálni egy jóindulatú daganat eltávolítását a koponyacsont tövében lévő agyalapi mirigyről, amivel először bizonyították be, hogy a robotok közül kettőt is lehet irányítani a test egy igen szűk területén. Ennek a vizsgálatnak az eredményeit az Advanced Intelligent Systems című folyóiratban tették közzé.

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

Tiny Robots Detect and Treat Cancer by Traveling Deep into the Lungs

Personalized magnetic tentacles for targeted photothermal cancer therapy in peripheral lungs

Independently Actuated Soft Magnetic Manipulators for Bimanual Operations in Confined Anatomical Cavities

Irodalmi hivatkozás:

Pittiglio, G., Chandler, J.H., da Veiga, T. et al. Personalized magnetic tentacles for targeted photothermal cancer therapy in peripheral lungs. Commun Eng 2, 50 (2023). https://doi.org/10.1038/s44172-023-00098-9