Steuerbare Gelkapsel bei Schlaganfall
Mikroroboter transportiert Medikamente durch Blut und Gehirn
Ein neuer Mikroroboter transportiert Medikamente gezielt durch Blutgefäße - und soll bei Schlaganfällen helfen. Die winzige Kapsel wird per Katheter eingeführt und mit Magnetfeldern zum Zielort gesteuert. Drei Navigations- und Steuerungsmethoden ermöglichen die Navigation auch gegen den Blutstrom.
Wissenschaftler der ETH Zürich haben einen Mikroroboter für den gezielten Medikamententransport im Körper, der Wirkstoffe präzise durch verzweigte Gefäßsysteme transportieren kann. Das Team um Bradley Nelson hat ein System entwickelt, bei dem eine bioabbaubare Gelkapsel über einen Katheter ins Blutgefäß eingebracht wird.
Die Kapsel enthält spezielle Eisenoxid-Partikel, die auf externe Magnetfelder reagieren, sowie Tantal-Partikel für die Sichtbarkeit im Röntgenbild. Drei Steuerungsmethoden ermöglichen die Navigation:
- Abrollen an der Gefäßwand mit 4 mm/s,
- Fortbewegung durch Magnetkräfte gegen Strömungen bis 20 cm/s und
- gezielte Richtungswechsel an Gefäßverzweigungen.
Magnetische Navigation gegen Strömung
Das primäre Anwendungsgebiet ist die Schlaganfall-Behandlung. Bei heutigen Therapien werden gerinnselauflösende Medikamente in den gesamten Blutkreislauf gegeben, was wiederum zu gefährlichen Blutungen führen kann. Der Mikroroboter transportiert das Medikament direkt zum verstopften Gefäß im Gehirn und setzt es dort frei. Dadurch sind niedrigere Gesamtdosen bei höherer Wirkung am Zielort möglich. Die Kapsel wird durch ein hochfrequentes Magnetfeld aufgelöst und gibt den Wirkstoff frei. Getestet wurden auch Antibiotika für örtlich begrenzte Infektionen und Krebsmedikamente.
Erfolgreiche Tests in Modellen und Tierversuchen
In nachgebauten Patientengefäßen mit realistischem Blutfluss erreichte das System in über 95 Prozent der Versuche den vorgesehenen Zielort . Die Größe der Kapsel wurde für enge Hirngefäße optimiert. Versuche an Schweinen bestätigten alle drei Navigationsmethoden im lebenden Organismus, Tests an Schafen zeigten die Steuerbarkeit auch durch Hirnflüssigkeit .
Damit können erstmals Mikroroboter präzise gegen die Strömungskräfte in verzweigten Gefäßen navigiert werden. Die verwendeten Gefäßmodelle vertreibt das ETH-Ausgründungsunternehmen Swiss Vascular bereits für die Ausbildung von Ärzten. (uh)
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