Onderzoekers laten microrobots door bloedvaten zwemmen

Onderzoekers van de Universiteit Twente (UT) en het Radboudumc zijn erin geslaagd minuscule robots door smalle bloedvaten te laten zwemmen. De robots zijn hierbij aangestuurd met behulp van een draaiende magneet. De technologie kan onder meer interessant zijn voor het verwijderen van bloedproppen.

Bloedstolsels kunnen tot allerlei levensbedreigende aandoeningen leiden; jaarlijks is één op de vier sterfgevallen te wijten aan aandoeningen veroorzaakt door bloedstolsels. Een dergelijk stolsel kan een bloedvat blokkeren, waardoor het bloed geen zuurstof meer kan leveren aan bepaalde delen van het lichaam.

Bloedproppen verwijderen op moeilijk bereikbare plekken

Voor het verwijderen van bloedproppen maken chirurgen op dit moment gebruik van flexibele instrumenten. In de praktijk zijn sommige delen van het lichaam echter moeilijk te bereiken. De onderzoekers willen met hun microrobots uitkomst bieden en het verwijderen van bloedproppen op dergelijke locaties vereenvoudigen.

Dat de microrobots door aderen kunnen reizen hebben de onderzoekers nu aangetoond. Zij stuurden hierbij met behulp van een robotisch gestuurde roterende magneet schroefvormige robotjes door een losgemaakte aorta met nieren. “Dit vereiste een interdisciplinaire aanpak en samenwerking tussen veel verschillende afdelingen: Het Robotics Lab, Laboratory of biointerface, blood lab, DesignLab, LipoCoat en MESA+ hebben ons allemaal geholpen om tot dit resultaat te komen”, aldus onderzoeker Islam Khalil.

Draadloos door het bloedvat gestuurd

De draaiende magneet is aangestuurd met behulp van een robotarm. Met behulp hiervan stuurden de onderzoekers de microrobots draadloos door het bloedvat. Tijdens het experiment lokaliseerden de onderzoekers met een röntgenapparaat de microrobots terwijl deze door de aorta bewogen. Hierbij is een maximale bloedstroom in de aorta van 120 ml per minuut gebruikt. Met een sterke magneet kunnen de microrobots echter ook door sterkere stroming zwemmen, stellen de onderzoekers.

De microrobots in kwestie zijn door de onderzoekers 3D-geprint en voorzien van een kleine permanente magneet. “Deze kleine magneet van slechts een millimeter lang en een millimeter in diameter plaatsten we zo dat hij de ‘schroef’ in beide richtingen kan draaien. Dit maakt het mogelijk om tegen de stroom in te zwemmen en vervolgens om te draaien en terug te zwemmen”, aldus Khalil.

Door bloedstolsels boren

De robots zijn schroefvormig. Door de robots te laten roteren kunnen zij dankzij hun vorm door bloedstolsels boren. Zo verwijderen de robots het bloedstolsel.

“Deze millirobots hebben een enorme potentie in de vaatchirurgie”, stelt Michiel Warle, vaatchirurg in het Radboudumc. “Momenteel gebruiken we bloedverdunners en flexibele instrumenten, maar een millirobot kan naar moeilijk bereikbare slagaders zwemmen. Daarvoor zijn slechts minimale incisies nodig om ze in te brengen.”

Doorontwikkelen met subsidie

De onderzoekers gaan nu in samenwerking met het Radboudumc en het Israëlische Triticum Medical de microrobots verder ontwikkelen. Dit moet inzet van de robots in de praktijk voor het draadloos verwijderen van bloedstolsels mogelijk maken. Ook onderzoeken de onderzoekers andere manieren om de technologie in te zetten. Zo zijn naast het verwijderen van de bloedstolsels ook andere toepassingen denkbaar. Denk daarbij aan het afleveren van medicijnen op zeer specifieke locaties in het lichaam, wat helpt bij het minimaliseren van bijwerkingen. Voor het verder ontwikkelen van de technologie ontvingen de onderzoekers onlangs subsidie van Health Holland. Het gaat daarbij om en TKI-LSH (Topconsortia voor Kennis & Innovatie – Life Science & Health) subsidie voor publiek-private samenwerking.

Het onderzoek is gefinancierd vanuit het TURBO-programma (Twente University RadBoudumc Opportunities). Dit programma helpt onderzoekersgroepen van beide instellingen bij het doorontwikkelen van innovatieve ideeën tot grootschalige onderzoeksprojecten. Bekijk ook deze video, waarin de onderzoekers hun experiment in beeld brengen.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Beeld: Vector8DIY via Pixabay