По мнению профессора Криса Чжана из Университета Саскачевана (Канада), шансы на успешное хирургическое вмешательство при кровоизлиянии в мозг невелики. Именно это наблюдение побудило его изучить возможность использования нанороботов с целью повышения выживаемости пациентов. Благодаря достижениям его команды эти системы теперь как никогда близки к клиническим испытаниям.
Нанороботы представляют собой крупный и долгожданный прогресс в медицине. Благодаря своим крошечным размерам и способности перемещаться внутри тела, они могут получить доступ к тем областям, которые иначе были бы недоступны, что позволит проводить более точные и эффективные вмешательства по сравнению с традиционными методами.
Однако развитие этих технологий для конкретного клинического применения затруднено из-за проблем, связанных с передвижением нанороботов. Основные трудности связаны с их навигацией по кровеносным сосудам — путям, по которым они неизбежно должны добраться до целевых областей. Это связано с недостатками существующих математических моделей, используемых для их проектирования.
В недавнем исследовании команда из Университета Саскачевана под руководством профессора Криса Чжана разработала инновационную модель для оптимизации движения этих крошечных машин. Эта модель включает в себя более реалистичные переменные динамики жидкости в организме, элементы, которые иногда недооценивались в предыдущих подходах. Она включает в себя новые точные данные о движении крови и механике кровеносных сосудов. Результаты этой работы были опубликованы в журнале Nature Communications.
На пути к первым клиническим испытаниям
Одна из расчетных моделей, используемых на сегодняшний день, основана на теории, известной как «теория силы сопротивления», или RFT. Целью этой теории является упрощенное предположение об отсутствии динамического взаимодействия между движущимся нанороботом и окружающей жидкостью. По мнению исследователей, это предположение может привести к ошибочным прогнозам о поведении роботов в реальных условиях, что увеличивает риск неудачи во время вмешательства. «Существующая модель для этих роботов не учитывает свойства и поведение движения крови в человеческом организме», — говорит Чжан в пресс-релизе.
Профессор и его команда предлагают новую теорию под названием «теория взаимодействия жидкости и твердого тела» (FSI). В ее основе лежит принцип, согласно которому движение мини-машин и динамика жидкости, в которой они движутся, влияют друг на друга.
Для изучения движения роботов ученые учитывали различные базовые факторы, включая способ приведения в движение или активации, их физическую форму и характеристики жидкости. Группа подтвердила свою модель с помощью серии симуляций, сравнивая FSI и RFT. По мнению исследователей, теория FSI позволяет разрабатывать более точные и надежные прогнозы поведения микро- и нанороботов в реальных клинических ситуациях.
После этого открытия ученые разработали прототип с помощью 3D-печати. Улучшенное понимание взаимодействия между системами и окружающей средой позволило оптимизировать форму, размер и механизмы приведения в действие робота, чтобы повысить его эффективность и точность в медицинских приложениях. Продемонстрировав потенциал технологии на примере функциональной системы, команда теперь рассматривает возможность перехода к клиническим испытаниям.
В будущем нанороботы могут стать альтернативой традиционным хирургическим методам. Они способны достигать очень мелких кровеносных сосудов и вмешиваться в определенные области мозга, позволяя напрямую восстанавливать поврежденные ткани или даже останавливать патологии. Они также могут использоваться для целенаправленного лечения, особенно неоперабельных областей, таких как глубоко расположенные опухоли.
Читайте все последние новости здоровья и медицины на New-Science.ru
