Các nhà nghiên cứu tại Đại học Michigan và Đại học Oxford đã tạo ra một bước đột phá trong lĩnh vực phân phối thuốc bằng cách phát triển một loại vi rô bốt mới có thể được tạo thành từ các giọt nhỏ. Loại vi rô bốt này cho phép phân phối thuốc một cách chính xác đến các mô đích, giúp cải thiện đáng kể hiệu quả của việc điều trị bệnh.
Theo nghiên cứu gần đây được công bố trên tạp chí Science Advances, loại vi rô bốt này có thể giải quyết vấn đề hiệu quả thấp của việc phân phối thuốc qua tĩnh mạch, vốn chỉ gửi được 0,7% thuốc đến mô đích. Loại vi rô bốt này được cấu tạo từ các hạt hai mặt, bao gồm một loại gel có thể mang thuốc và các nam châm cho phép kiểm soát chúng.
Trong một thí nghiệm mô phỏng điều trị bệnh viêm ruột, các vi rô bốt được đưa vào ruột lợn và điều hướng đến vị trí đích bằng từ trường. Khi gel tan ra, nó giải phóng một loại thuốc nhuộm mà nhóm nghiên cứu đã phát hiện để đảm bảo rằng thuốc đã đến vị trí đích. Nhóm nghiên cứu cũng đã thử nghiệm khả năng giải phóng thuốc chậm, với một số gel tan ra trong thời gian dài hơn.
Sử dụng loại vi rô bốt này, các nhà nghiên cứu có thể điều trị bệnh viêm ruột hiệu quả hơn bằng cách phân phối nhiều loại thuốc như steroid, thuốc điều chỉnh miễn dịch và các tác nhân tái tạo đến các vị trí viêm khác nhau dọc theo ruột. Sau khi phân phối, các hạt nam châm được điều hướng trở lại catheter và thu hồi.
Các nhà nghiên cứu cũng đã thử nghiệm một trường hợp phẫu thuật xâm lấn tối thiểu với một mô hình của đầu gối người. Các vi rô bốt được giải phóng tại một khu vực dễ tiếp cận, sau đó được điều khiển đến một vị trí khó tiếp cận để giải phóng một loại thuốc nhuộm trước khi điều hướng trở lại vị trí nhập vào để trích xuất.
Quá trình tạo ra các hạt vi rô bốt bao gồm việc đẩy một dòng gel chứa các hạt nam châm qua một kênh hẹp. Một dòng dầu đi vào thiết bị và giao thoa với gel, gõ ra các giọt có kích thước đồng đều. Các hạt gel nam châm chìm xuống đáy của giọt và gel trống nổi lên trên.
Các thiết bị kết quả, được gọi là vi rô bốt giọt dẫn từ vĩnh cửu hoặc PMDMs, đo khoảng 0,2 milimet, hoặc rộng hai sợi tóc người. Molly Stevens, giáo sư John Black về Khoa học Sinh học tại Viện Kỹ thuật Sinh học của Đại học Oxford và đồng tác giả cao cấp của nghiên cứu, cho biết nhóm nghiên cứu đang tiến gần hơn đến việc phân phối thuốc điều trị tiên tiến.
Nhóm nghiên cứu cũng đã sử dụng mô phỏng để dự đoán và tinh chỉnh cách các vi rô bốt di chuyển dưới các tần số từ trường cụ thể. Các khóa học chướng ngại vật mô phỏng đã được sử dụng để thử nghiệm điều khiển các vi rô bốt qua các môi trường phức tạp.
Trong tương lai, nhóm nghiên cứu sẽ thiết kế các vi rô bốt mới có thể điều hướng tốt hơn trong các môi trường phức tạp. Họ sẽ thử nghiệm các hạt khác nhau trong các nhũ tương để hiểu cách chúng thu hút nhau và nghiên cứu cách các bầy hạt lớn hơn hành xử dưới các từ trường khác nhau.
