ربات مویی سیلیاواین برای پاکسازی لخته و سلول سرطان

رباتی شبیه تار مو وارد یک رگ خونی می‌شود و مانند برسی زنده حرکت می‌کند. خم می‌شود. جاروب می‌کند. جریان خون را به‌آرامی هدایت می‌کند. این ربات میکروسکوپی در آزمایش‌های اولیه توانسته سلول‌های سرطانی در گردش را به دام بیندازد و به پاکسازی لخته‌های کوچک خون کمک کند.

درون سیلیاواین: چیست و چگونه حرکت می‌کند

پژوهشگران مؤسسه هوش مصنوعی و رباتیک شنژن، با همکاری دانشگاه هنگ‌کنگ و بیمارستان عمومی چین، دستگاهی میکروسکوپی به نام سیلیاواین ساخته‌اند. طراحی این ربات از طبیعت الهام گرفته است: بازوهایی انعطاف‌پذیر و رشته‌ای که مانند مژک‌های روی سلول رفتار می‌کنند. ربات به یک سیم راهنمای نازک متصل است و میدان‌های مغناطیسی قابل برنامه‌ریزی، آن را در امتداد همان سیم به حرکت درمی‌آورند. با تغییر میدان، ربات جمع می‌شود، تاب می‌خورد یا الگوهای ضربانی هماهنگ ایجاد می‌کند تا جریان خون موضعی را تغییر دهد.

چرا این موضوع مهم است؟ چون این حرکت فقط برای هدایت ربات نیست. این سازوکار اختلاط مایعات را در نزدیکی دیواره رگ افزایش می‌دهد، عوامل درمانی را به درون بافت می‌راند و مواد ناخواسته را به‌صورت فیزیکی به دام می‌اندازد. بازوها می‌توانند لخته‌ها را به‌طور مکانیکی مختل یا بازیابی کنند و سلول‌های توموری در گردش را گرفتار سازند؛ رویکردی مکانیکی که می‌تواند مکمل روش‌های زیست‌شیمیایی در درمان سرطان و بیماری‌های عروقی باشد.

آزمایش‌ها چه نشان دادند و چرا اهمیت دارد

آزمایش‌ها ابتدا در مدل‌های حیوانی، از جمله خرگوش‌های دارای تومور کبدی، آغاز شد و سپس به کارآزمایی‌های اولیه انسانی رسید. در آزمون‌های آزمایشگاهی و بالینی کنار تخت، این دستگاه چند عملکرد چشمگیر از خود نشان داد. هنگام استفاده برای آزادسازی دارو از داخل رگ، توزیع دارو در سطح بافت در مقایسه با تزریق غیرفعال حدود ۱۴۶ درصد افزایش یافت. نفوذ اندازه‌گیری‌شده دارو به آن سوی دیواره رگ نیز در فاصله‌هایی تا یک میلی‌متر، نزدیک به ۷۵ درصد بهتر شد. برای لخته‌های کوچک خون، میانگین زمان برداشت از ۷۰ دقیقه به حدود ۴۰ دقیقه کاهش یافت.

در یک مجموعه بالینی کوچک شامل ۲۳ بیمار، این ربات همچنین توانست سلول‌های سرطان کبد در گردش را درون جریان خون به دام بیندازد. تیم‌های پژوهشی گزارش کرده‌اند که وارد کردن موقت دستگاه به توده‌های توموری یا رگ‌های اصلی تغذیه‌کننده، تا مدت ۲۰ دقیقه، در شرایط مطالعه هیچ التهاب یا آسیب بافتی قابل تشخیصی ایجاد نکرد. کنترل مغناطیسی نیز امکان هدایت دقیق را در سراسر هر فرایند فراهم کرد.

این اعداد ملموس و مهم‌اند. آن‌ها نشان می‌دهند دارورسانی هدفمند می‌تواند بسیار کارآمدتر شود، دوزهای مورد نیاز دارو کاهش یابد و درمان در همان نقطه‌ای متمرکز شود که بیشترین اثر را دارد. همچنین این نتایج به یک گزینه مکانیکی کم‌تهاجمی برای برداشت زودهنگام لخته و غنی‌سازی نمونه در بیوپسی مایع اشاره می‌کنند.

با این حال، مسیر رسیدن به استفاده بالینی روزمره طولانی خواهد بود. آزمون‌های نظارتی، پروتکل‌های استریل‌سازی، دوام دستگاه در جریان ضربانی خون و سامانه‌های کنترل قابل تکرار، همگی به بررسی دقیق نیاز دارند. گسترش این فناوری از فرایندهای کوتاه و تحت نظارت به کاربرد گسترده در بیمارستان‌ها، مستلزم مهندسی پیشرفته، کارآزمایی‌های بالینی و داده‌های ایمنی در گروه‌های بزرگ‌تر بیماران است.

در حال حاضر، سیلیاواین یک اثبات مفهوم امیدوارکننده است. این فناوری رباتیک نرم، کنترل مغناطیسی و یک هدف بالینی روشن را کنار هم قرار می‌دهد: داروها را دقیق‌تر برساند، سلول‌های سرطانی را پیش از گسترش به دام بیندازد و لخته‌های خطرناک را سریع‌تر پاکسازی کند. اینکه آیا این ربات به ابزاری رایج در بخش‌های مداخله‌ای تبدیل می‌شود یا نه، به موج بعدی آزمایش‌ها و پاسخ به پرسش‌های عملی وابسته است که مهندسان و پزشکان هنوز باید حل کنند.