Учёные разработали роботов размером с кончик карандаша, которые должны доставлять лекарства непосредственно к очагам инфекции внутри бьющегося сердца. Технология может стать менее травматичной альтернативой операциям на открытом сердце и внутривенной терапии, которая не всегда позволяет создать нужную концентрацию препарата. Результаты работы опубликованы в журнале Advanced Materials Technologies, сообщает Университет Джонса Хопкинса.
Разработка предназначена прежде всего для лечения эндокардита — инфекции тканей сердца, которой ежегодно заболевают около 50 тысяч человек в США. Сейчас таким пациентам обычно назначают внутривенные антибиотики на срок от четырёх до шести недель. Однако лекарства могут поступать к сердцу в слишком разбавленном виде, поэтому врачам приходится увеличивать дозы, что чревато токсическим воздействием, либо прибегать к рискованной операции.
Созданные устройства получили название «миллироботы» из-за небольших размеров: по ширине они сопоставимы с кончиком карандаша или головкой спички, а по длине — с рисовым зерном. Система состоит из двух магнитных роботов. Один из них, игольчатый модуль, закрепляется на поражённом участке сердечной ткани и становится своеобразной станцией приёма, а второй доставляет к ней препарат и постепенно высвобождает антибиотик.
Оба устройства перемещаются без проводов под воздействием внешней электромагнитной системы, работающей по принципу оборудования для магнитно-резонансной томографии. «Магнитное управление интересно тем, что роботу не требуется собственный источник питания. Ему не нужны батареи и моторы», — сказал старший автор исследования, специалист по медицинской робототехнике Аксель Кригер. По его словам, такая технология может применяться не только при инфекциях сердца, но и для адресной доставки лекарств при других заболеваниях, включая рак.
Разделение системы на два небольших устройства позволяет работать в узких участках организма. Закреплённый модуль можно оставить на месте, а доставляющий лекарство робот заменять для проведения повторных процедур. Испытания на моделях сердца, имитирующих человеческий орган, и на настоящей ткани свиного сердца показали, что роботы способны автономно перемещаться даже при смоделированном кровотоке.
По оценке первого автора работы Ануррудхи Бхаттачарджи, в будущем робота можно будет вводить в вену вместе с небольшой капсулой и направлять к нужному участку. Вместо нескольких недель внутривенного лечения процедура может занимать около 10 минут, а при необходимости нескольких введений — до часа. Следующим этапом исследователи назвали испытания на более реалистичных моделях сердца с сокращением мышц и движениями, имитирующими биение органа; проект поддержала программа CAREER Национального научного фонда США.