UT-onderzoekers navigeren millirobots door ex vivo aortamodel

Voor de allereerste keer zwommen draadloze millirobots door een smal bloedvat, zowel met de stroming van het bloed mee als er tegenin. Met behulp van een robotisch gestuurde roterende magneet stuurden onderzoekers van de Universiteit Twente en het Radboudumc schroefvormige robotjes door een losgemaakte aorta met nieren. Met behulp van een robot gestuurde, draaiende magneet stuurden ze de robotjes door de slagaders. De onderzoekers ontvingen recent een subsidie van Health Holland om de technologie verder te ontwikkelen voor het verwijderen van bloedproppen.

Elk jaar sterft wereldwijd één op de vier mensen aan aandoeningen die worden veroorzaakt door bloedstolsels. Een bloedstolsel blokkeert een bloedvat waardoor het bloed geen zuurstof meer kan leveren aan bepaalde delen van het lichaam. Chirurgen gebruiken nu nog flexibele instrumenten om de bloedprop te verwijderen en het bloed weer te laten stromen, maar sommige delen van het lichaam zijn moeilijk te bereiken. Met hun kleine formaat kunnen de kleine robots deze plekken wel bereiken.

De onderzoekers toonden aan dat deze millirobots door bloedvaten kunnen reizen. Om dat te doen moesten de onderzoekers een aantal uitdagingen overwinnen. De millirobots moeten krachtig genoeg zijn om door de bloedstroom te komen, en ze moeten zowel tegen de stroom in als met de stroom mee kunnen zwemmen. Ook moeten ze heel nauwkeurig bestuurd en gelokaliseerd worden. Om de bloedvaten niet te beschadigen moet ze biocompatibel zijn.

Voor het experiment gebruikten de onderzoekers een draaiende magneet bestuurd door een robotarm om de millirobots draadloos door het bloedvat te sturen. Met een röntgenapparaat lokaliseerden ze de millirobots terwijl deze door de aorta zwom. De onderzoekers gebruikten een maximale bloedstroom in de aorta van 120 ml per minuut. Maar met een sterkere magneet kunnen de millirobots door een sterkre stroming zwemmen. De millirobots zwommen stabiele rechte stukken met de stroom mee en tegen de stroom in. Dat lukte met één, maar ook met meerdere robots tegelijk.

De robots zelf zijn 3D-geprinte, schroefvormige objecten met een kleine permanente magneet erin. Deze kleine magneet van slechts een millimeter lang en een millimeter in diameter plaatst men zo dat hij de 'schroef' in beide richtingen kan draaien. Dit maakt het mogelijk om tegen de stroom in te zwemmen en vervolgens om te draaien en terug te zwemmen.