Winzige Roboter erkennen und behandeln Krebs, indem sie tief in die Lunge vordringen

Apr 05, 2024

Nanoroboter greifen Krebs an. Konzeptionelle Computerillustration eines medizinischen Nanoroboters, der eine Krebszelle angreift. [KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO LIBRARY / 1148113613 /Getty images]

Forscher der University of Leeds haben einen winzigen Roboter entwickelt, der tief in die Lunge vordringen kann, um die ersten Anzeichen von Krebs zu erkennen und zu behandeln. Der ultraweiche Tentakel mit einem Durchmesser von nur zwei Millimetern, der von Magneten gesteuert wird, kann einige der kleinsten Bronchien erreichen und könnte die Behandlung von Lungenkrebs revolutionieren. Die Forscher testeten den magnetischen Tentakelroboter an der Lunge eines Leichnams und stellten fest, dass er 37 Prozent tiefer als die Standardausrüstung vordringen kann und zu weniger Gewebeschäden führt. Es ebnet den Weg für einen genaueren, maßgeschneiderten und weitaus weniger invasiven Behandlungsansatz.

Die Arbeit wurde in Nature Engineering Communications in dem Artikel „Magnetische personalisierte Tentakel für gezielte photothermische Krebstherapie in peripheren Lungen“ veröffentlicht.

Bei nichtkleinzelligem Lungenkrebs im Frühstadium, der rund 84 Prozent der Lungenkrebsfälle ausmacht, ist ein chirurgischer Eingriff die Standardbehandlung. Dies ist jedoch typischerweise sehr invasiv und führt zu einer erheblichen Gewebeentfernung. Lungenkrebs-Screeningprogramme haben zu besseren Überlebensraten geführt, haben aber auch die dringende Notwendigkeit verdeutlicht, nicht-invasive Wege zur frühzeitigen Diagnose und Behandlung von Patienten zu finden.

Forscher am STORM-Labor haben außerdem Möglichkeiten zur Steuerung zweier unabhängiger magnetischer Roboter untersucht, sodass sie in einem begrenzten Bereich der menschlichen Anatomie zusammenarbeiten können, wobei einer eine Kamera bewegen und der andere einen Laser zur Entfernung von Tumoren steuern kann.

Die Geräte bestehen aus Silikon, um Gewebeschäden zu minimieren, und werden durch Magnete gesteuert, die an Roboterarmen außerhalb des Körpers des Patienten angebracht sind.

Anhand einer Nachbildung eines Schädels erprobte das Team erfolgreich den Einsatz von zwei Robotern zur Durchführung einer endonasalen Gehirnoperation, einer Technik, die es einem Chirurgen ermöglicht, durch die Nase zu operieren, um Bereiche an der Vorderseite des Gehirns und an der Oberseite der Wirbelsäule zu operieren .

Die Forscher benötigten die Magnetroboter, die sich unabhängig voneinander bewegen konnten, sodass einer die Kamera bewegen konnte, während der andere einen Laser auf einen Tumor richten konnte.

Normalerweise würden sich zwei nahe beieinander platzierte Magnete gegenseitig anziehen, was für die Forscher eine Herausforderung darstellte. Sie haben es überwunden, indem sie die Körper der Tentakel so konstruiert haben, dass sie sich nur in bestimmte Richtungen biegen können, und indem sie den Nord- und Südpol in jedem magnetischen Robotertentakel neu angeordnet haben.

Anschließend konnten sie die Entfernung eines gutartigen Tumors an der Hypophyse an der Schädelbasis simulieren und damit erstmals beweisen, dass es möglich ist, zwei der Roboter in einem begrenzten Bereich des Körpers zu steuern. Die Ergebnisse ihrer Forschung werden in Advanced Intelligent Systems veröffentlicht.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass diagnostische Verfahren mit einer Kamera sowie vollständige chirurgische Eingriffe in kleinen anatomischen Räumen durchgeführt werden können“, bemerkt Zaneta Koszowska, Doktorandin im STORM-Labor an der University of Leeds School of Electronic and Electrical Engineering.