O fio robótico foi projetado para deslizar pelos vasos sanguíneos do cérebro

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Os engenheiros do MIT desenvolveram um robô semelhante a um fio, magneticamente dirigível, que pode deslizar ativamente por caminhos estreitos e sinuosos, como a vasculatura labiríntica do cérebro.

No futuro, este fio robótico poderá ser combinado com tecnologias endovasculares existentes, permitindo aos médicos guiar remotamente o robô através dos vasos cerebrais de um paciente para tratar rapidamente bloqueios e lesões, como as que ocorrem em aneurismas e acidentes vasculares cerebrais.

“O AVC é a quinta causa de morte e uma das principais causas de incapacidade nos Estados Unidos. Se o AVC agudo puder ser tratado nos primeiros 90 minutos, as taxas de sobrevivência dos pacientes poderão aumentar significativamente”, afirma Xuanhe Zhao, professor associado de engenharia mecânica e de engenharia civil e ambiental no MIT. “Se pudéssemos projetar um dispositivo para reverter o bloqueio dos vasos sanguíneos nesta 'hora dourada', poderíamos evitar danos cerebrais permanentes. Essa é a nossa esperança.”

Zhao e sua equipe, incluindo o autor principal Yoonho Kim, um estudante de graduação no Departamento de Engenharia Mecânica do MIT, descrevem seu projeto robótico suave hoje na revista Science Robotics. Os outros coautores do artigo são o estudante de pós-graduação do MIT, German Alberto Parada, e o estudante visitante Shengduo Liu.

Em uma situação difícil

Para limpar coágulos sanguíneos no cérebro, os médicos geralmente realizam um procedimento endovascular, uma cirurgia minimamente invasiva na qual o cirurgião insere um fio fino através da artéria principal do paciente, geralmente na perna ou na virilha. Guiado por um fluoroscópio que faz imagens simultâneas dos vasos sanguíneos usando raios X, o cirurgião gira manualmente o fio até o vaso cerebral danificado. Um cateter pode então ser enfiado ao longo do fio para fornecer medicamentos ou dispositivos de recuperação de coágulos na região afetada.

Kim diz que o procedimento pode ser fisicamente desgastante, exigindo que os cirurgiões, que devem ser especificamente treinados na tarefa, suportem repetidas exposições à radiação da fluoroscopia.

“É uma habilidade exigente e simplesmente não há cirurgiões suficientes para os pacientes, especialmente nas áreas suburbanas ou rurais”, diz Kim.

Os fios-guia médicos usados ​​em tais procedimentos são passivos, o que significa que devem ser manipulados manualmente, e normalmente são feitos de um núcleo de ligas metálicas, revestido com polímero, um material que, segundo Kim, poderia gerar atrito e danificar o revestimento dos vasos se o fio fosse quebrado. ficar temporariamente preso em um espaço particularmente apertado.

A equipe percebeu que os desenvolvimentos em seu laboratório poderiam ajudar a melhorar esses procedimentos endovasculares, tanto no design do fio-guia quanto na redução da exposição dos médicos a qualquer radiação associada.

Enfiando uma agulha

Nos últimos anos, a equipe acumulou experiência tanto em hidrogéis – materiais biocompatíveis feitos principalmente de água – quanto em materiais impressos em 3D com atuação magnética que podem ser projetados para rastejar, pular e até mesmo pegar uma bola, simplesmente por seguindo a direção de um ímã.

Neste novo artigo, os pesquisadores combinaram seu trabalho em hidrogéis e em atuação magnética, para produzir um fio robótico revestido de hidrogel, magneticamente orientável, ou fio-guia, que eles conseguiram tornar fino o suficiente para guiar magneticamente através de uma réplica de silicone em tamanho real. dos vasos sanguíneos do cérebro.

O núcleo da linha robótica é feito de liga de níquel-titânio, ou “nitinol”, um material flexível e elástico. Ao contrário de um cabide, que manteria a sua forma quando dobrado, um fio de nitinol voltaria à sua forma original, dando-lhe mais flexibilidade para enrolar através de vasos apertados e tortuosos. A equipe revestiu o núcleo do fio com uma pasta de borracha, ou tinta, que incorporou com partículas magnéticas.