EPFL的研究人员已经开发出了远程控制的机械微型装置,这种装置可以操纵周围的液体,收集细胞,或者在插入人体组织后释放药物。这一突破为生物医学领域提供了许多从诊断到治疗的潜在应用。
很难想象一个柔软的、细胞大小的胶囊可以被注射到体内来收集活检样本、释放药物或采取有针对性的干预措施的想法吗?它不是针对EPFL微生物机器人系统实验室的科学家。这些技术可以做所有这些事情。机械设备研究所教授塞尔曼萨卡尔(Selman Sakar)说:“我们设备的核心部件是声学微型发动机,它是我们用3d纳米打印技术制造的。”“这些部分由水凝胶制成,水凝胶是一种生物相容性材料,与人体组织一样坚硬。然后,我们进行了计算模拟,以发明一种由多个发动机组成的复杂微型装置。”
远程控制执行
Sacquard说:“设备进入人体后,必须远程操作。”"使用诸如电缆或管道之类的系绳太具侵入性了."研究人员利用超声波驱动特定的微型引擎,并操纵周围的液体。“这台设备的精确设计是由于它的结构设计。通过机械共振,我们可以通过调制声激励频率来仔细控制设备的哪个部分被激励。”
Sa的团队还开发了一系列引擎和机制。通过组合各种部件(泵、收集室和各种尺寸的过滤器),他们设计了活检装置。研究人员还建造了由微型声学引擎产生的流体驱动的移动设备。
可编程体内药理学和靶向治疗
将这项技术与医学成像相结合意味着患者将能够在没有任何外部干预的情况下进行长时间的监测。这项研究的主要作者穆拉特凯纳克(Murat Kaynak)说:“我们已经将微流体技术从电子和外部限制中解放出来。”由于水凝胶的可调节性,微流体装置现在可以注射到人体组织中,并用于大大增强生化分析。"
该装置也可用于治疗目的。凯纳克补充说:“当由超声波驱动时,医生将能够对设备进行编程,以释放特定剂量的药物。”"这将使他们能够治疗身体的特定部位,并将副作用降至最低。"
控制生活
虽然注射显微设备是侵入性最小的,但事实证明移除它们更具挑战性。解决方案可以在用于制造设备的材料中找到。Kaynak说:“一个设备可以使用多长时间取决于它是由什么材料制成的。”“一些水凝胶降解速度很快,而另一些则能保持更长时间。这种驱动理念适用于所有类型的聚合物。”
到目前为止,只进行了体外实验。下一步将是在体内测试这些设备。