Μικρορομπότ μέσα στο αίμα: Η επόμενη επανάσταση στην ιατρική ακριβείας [Videos]

Η στοχευμένη θεραπεία δεν είναι απλώς μια τάση στη σύγχρονη ιατρική. Είναι η απάντηση σε χρόνια προβλήματα που συνοδεύουν τις κλασικές μεθόδους αντιμετώπισης σοβαρών παθήσεων. Και τώρα, μια εντυπωσιακή τεχνολογική καινοτομία από το ETH Zurich δείχνει να αλλάζει ριζικά το τοπίο: μικρορομπότ μεγέθους κόκκου άμμου που ταξιδεύουν μέσα στα αιμοφόρα αγγεία και απελευθερώνουν φάρμακα ακριβώς στο σημείο που χρειάζεται, με ακρίβεια που φτάνει το 95%.

Πρόκειται για μια προσέγγιση που υπόσχεται να επαναπροσδιορίσει θεραπείες όπως η διάλυση θρόμβων σε περιστατικά ισχαιμικού εγκεφαλικού επεισοδίου, μια κατάσταση που πλήττει περίπου 12 εκατομμύρια ανθρώπους ετησίως. Σήμερα, τα θρομβολυτικά φάρμακα πρέπει να χορηγούνται σε υψηλές δόσεις, ώστε να έχουν κάποια πιθανότητα να φτάσουν στον αποφραγμένο αγγειακό κλάδο. Το αποτέλεσμα: σημαντικός κίνδυνος αιμορραγίας και σοβαρών παρενεργειών, ειδικά σε ασθενείς υψηλού κινδύνου.

Η ομάδα του ETH Zurich θέλησε να λύσει ακριβώς αυτό το πρόβλημα. Η βασική ιδέα είναι απλή, αλλά η υλοποίηση είναι αναμφίβολα πολύ εντυπωσιακή: το φάρμακο κλείνεται μέσα σε μια μικροσκοπική σφαιρική κάψουλα, καλυμμένη με ένα βιοδιαλυτό gel. Στο εσωτερικό υπάρχουν μαγνητικά νανοσωματίδια που επιτρέπουν την καθοδήγηση της κάψουλας μέσω εξωτερικών μαγνητικών πεδίων, ενώ η προσθήκη σωματιδίων ταντάλιου εξασφαλίζει ότι η διαδρομή της θα είναι ορατή με ακτίνες Χ καθ’ όλη τη διάρκεια του ταξιδιού.

Η πραγματική μαγεία όμως βρίσκεται στο σύστημα πλοήγησης. Η κάψουλα μπορεί να «κυλά» κατά μήκος του τοιχώματος του αγγείου με ταχύτητα έως 4 χιλιοστά ανά δευτερόλεπτο, ξεπερνώντας εμπόδια όπως η μεταβαλλόμενη ταχύτητα της ροής ή οι στροβιλισμοί που συναντώνται φυσιολογικά στο αγγειακό δίκτυο. Οι ερευνητές ανέπτυξαν τρεις διαφορετικές στρατηγικές μαγνητικού ελέγχου, οι οποίες λειτουργούν συμπληρωματικά ώστε το μικρορομπότ να καθοδηγείται με εξαιρετική ακρίβεια ακόμη και μέσα από περίπλοκες αγγειακές διακλαδώσεις.

Στα έως τώρα πειράματα, η επιτυχία εντοπισμού του στόχου ξεπέρασε το 95%. Πρόκειται για ένα ποσοστό ασυνήθιστα υψηλό για την πλοήγηση μέσα σε ένα τόσο χαοτικό και απρόβλεπτο περιβάλλον όπως το ανθρώπινο κυκλοφορικό σύστημα. Το μικρορομπότ δεν χρειάζεται να περιφέρεται άσκοπα στο αίμα, αλλά φτάνει ακριβώς στο σημείο του θρόμβου.

Μόλις το μικρορομπότ φτάσει στο σημείο στόχευσης, ενεργοποιείται η διαδικασία απελευθέρωσης του φαρμάκου. Ένα υψηλής συχνότητας μαγνητικό πεδίο θερμαίνει τα νανοσωματίδια οξειδίου του σιδήρου στο εσωτερικό της κάψουλας, διαλύοντας το gel περίβλημα και απελευθερώνοντας το δραστικό συστατικό. Η διάλυση δεν γίνεται τυχαία ούτε ανεξέλεγκτα, αλλά ακριβώς εκεί που πρέπει, κάτι που επιτρέπει τη χρήση πολύ μικρότερων δόσεων, μειώνοντας δραστικά τον κίνδυνο παρενεργειών.

Για να εξεταστεί πόσο ρεαλιστική είναι η μέθοδος, οι ερευνητές δημιούργησαν λεπτομερή μοντέλα αγγείων από σιλικόνη, βασισμένα σε ανατομικές δομές ανθρώπων και ζώων. Σε αυτά, η κάψουλα όχι μόνο έφτασε στο σημείο απόφραξης, αλλά συνέβαλε και στην αποτελεσματική διάλυση του θρόμβου. Το επόμενο βήμα ήταν ακόμη πιο απαιτητικό: η καθοδήγηση μικρορομπότ μέσα στο αγγειακό σύστημα χοίρων και στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό προβάτων. Ακόμη και εκεί, το σύστημα απέδειξε ότι μπορεί να λειτουργήσει σε πραγματικές συνθήκες.

Αν οι επόμενες φάσεις της έρευνας συνεχίσουν με τον ίδιο ρυθμό, η τεχνολογία αυτή μπορεί να βρει εφαρμογή πολύ πέρα από τα εγκεφαλικά επεισόδια. Το μοντέλο στοχευμένης χορήγησης φαρμάκου θα μπορούσε να μεταμορφώσει τη θεραπεία διαφόρων εντοπισμένων παθήσεων, από καρδιαγγειακά επεισόδια έως συγκεκριμένες μορφές καρκίνου που απαιτούν ακριβή εναπόθεση χημειοθεραπευτικών ουσιών στον όγκο.

Η ομάδα του ETH Zurich έχει ήδη αρχίσει να εργάζεται με στόχο τη γρήγορη μετάβαση σε κλινικές δοκιμές, προσδοκώντας πως αυτά τα μικρορομπότ θα μπουν σύντομα στο οπλοστάσιο των χειρουργείων και των επειγόντων περιστατικών. Αν αυτό το μέλλον επιβεβαιωθεί, η ιατρική θα μπορούσε να αλλάξει σε βαθμό που σήμερα μοιάζει αδιανόητος: θεραπείες υψηλής ακρίβειας μέσα σε ένα από τα πιο περίπλοκα συστήματα του ανθρώπινου σώματος, χωρίς τις παρενέργειες που συνοδεύουν τις σημερινές μεθόδους.