科学家开发出新型微型机器人

来源: 生物谷  Sun Jan 14 16:17:23 CST 2018 A- A+

近日,来自波士顿儿童医院的研究人员通过研究开发出了一种可植入能够进行编程的医疗机器人,其能够通过应用牵引力来刺激发育不良的组织进行组织生长,从而逐渐延长管状器官,同时并不会影响器官的功能或诱发患者出现一些明显不适,相关研究刊登于国际杂志Science Robotics上。这种机器人系统能够在大型动物机体中诱导细胞增殖并且延长食道部分(可达75%),同时动物依然能够保持觉醒并且进行移动,研究者表示,这种系统或能有效治疗长间隙的食管闭锁症,还能用来延长短肠综合征患者机体的小肠长度,长间隙的食管闭锁症是一种罕见的出生缺陷,患者在出生时部分食管处于缺失状态。

当前治疗长间隙食管闭锁症的最有效的手段就是Foker过程,这种方法能利用利用手术缝线慢慢延长食管,为了预防食管被撕裂,患者必须被麻醉处于昏迷状态,同时还需要在重症监护室呆上1-4周时间,长时间的固定不动状态常常会诱发患者出现其它并发症,比如骨折或血块等。

医学博士Russell Jennings表示,这项研究计划阐述了一种概念验证思路,即利用微型机器人就能诱导患者机体中器官的生长,同时还会避免食管闭锁患者在治疗过程中所需要的镇静和麻痹操作,目前这些机器人的潜在用途还有待于继续探索,未来研究人员或有望在很多器官中使用这种微型机器人。这种机动性的机器人设备只会吸附到食管中,因此患者可以自由自在地移动,其被光滑、具有生物兼容性的防水“皮肤”所覆盖,包括两个连接环,置于食管周围;此外,机体外部的一种可编程的控制器就能将可调节的牵引力应用到连接环上,从而就能实现稳定地将组织牵拉到想要的方向上。

目前研究人员正在猪的食管中检测这种新型设备,其中5只猪接受了移植物,3只猪作为对照,在8-9天的时间里,两个连接环之间的距离每天都会增加2.5厘米,其中两个连接环位于食道两侧,往相反的方向进行牵拉,尽管这种设备对食管施加了牵引力,但动物依然能够正常进食,同时并没有表现出任何不适感。在第10天时,食管的片段大约平均增加了77%,对组织结构进行检测发现,组成食管的细胞表现出了增殖的迹象,同时器官还能维持正常的尺寸。Pierre Dupont博士说道,这就表明,我们不能简单地牵拉食管,其是通过细胞生长来实现尺寸延长的;目前研究人员希望在短肠综合征大型动物模型机体中开始检测这种机器人系统,由于长间隙食管闭锁症非常罕见,而短肠综合征的发病率则相对较高,新生儿出生时坏死性小肠结肠炎常常会诱发断肠综合征发生,而成年人中的克罗恩病或一系列感染或癌症都需要切除大量的肠组织。

短肠综合征是一种非常严重的疾病,患者常常需要静脉输液来保证进食,这常常会导致患者出现肝衰竭,有时候则需要进行肝脏移植或多脏器移植,而患者最后的结果也是非常可怕的,而且整个治疗过程非常昂贵;研究人员希望能够获得更多资助来在大型动物模型中进行这种新型设备的检测,以便最终能够进入人体临床试验。

最后研究者Dupont表示,目前并没有人知道能够应用到器官诱导其生长的最佳牵引力的大小,实际上我们也并不知道应该在临床中使用多少牵引力,这都是基于外科医生的经验,而这种新型的机器人设备就能够精确计算出最佳的牵引力水平,从而进行准确应用。相关研究波士顿儿童医院等机构提供资助。

本文来源自生物谷,更多资讯请下载生物谷APP(http://www.bioon.com/m/)

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