Ingenieure und Wissenschaftler der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) haben einen innovativen Miniaturroboter entwickelt, der Medikamente direkt an erkrankte Stellen im Gehirn liefern kann, etwa bei Arterienverschluss. Das Gerät, dessen Durchmesser weniger als zwei Millimeter beträgt, ist in der Lage, sich selbstständig durch die Blutgefäße zu bewegen. Wie die Forscher betonen, ist die gezielte Medikamentenabgabe ein langjähriges Ziel der Medizin, da bei Krankheiten wie Schlaganfällen oder Tumoren heute hohe Dosen verabreicht werden, die sich im gesamten Körper verteilen und das Risiko von Nebenwirkungen erhöhen. Obwohl der Roboter noch nicht am Menschen getestet wurde, verliefen die Versuche an Schweinen und einem Schaf erfolgreich, und die Forschungsergebnisse wurden im renommierten Wissenschaftsjournal Science veröffentlicht, berichtet Nume.ch unter Berufung auf die ETH Zürich.
Die neue Entwicklung soll die Therapieansätze bei Erkrankungen der zerebralen Durchblutung grundlegend verändern. Das Gerät besteht aus einer sphärischen Gel-Kapsel, in die die aktiven pharmazeutischen Substanzen integriert werden können. Die Kapsel ist mit Eisenoxid-Nanopartikeln ausgestattet, wodurch der Mini-Roboter von außen mittels Magnetfeldern gesteuert werden kann. Die Zürcher Forscher kombinierten drei verschiedene Strategien der magnetischen Navigation – von der allgemeinen Orientierung über präzises Manövrieren bis hin zur Stabilisierung der Bewegung. Dies ermöglichte es, das Gerät sicher durch das komplexe und verzweigte Netzwerk der Hirnarterien zu führen.
„Es ist unglaublich, welche Blutmengen und mit welcher Geschwindigkeit durch unsere Gefäße fließen. Das Navigationssystem muss auch unter solchen Bedingungen funktionieren“, betonte der leitende Autor der Studie, ETH-Mitarbeiter Fabian Landers. Sobald der Mini-Roboter das Zielgebiet erreicht, wird er einem hochfrequenten Magnetfeld ausgesetzt. Dadurch erwärmt sich die Kapsel, die Gelstruktur zerfällt, und das Medikament wird freigesetzt. Um Ärzten die Verfolgung der Bewegung des Geräts zu ermöglichen, wurde es mit einem Kontrastmarker aus Tantal-Nanopartikeln versehen, die häufig in der Medizin verwendet werden. Die Wissenschaftler unterstreichen, dass sich die Technologie zwar noch in der präklinischen Phase befindet, ihr Potenzial jedoch enorm ist und die Behandlungsmethoden in Zukunft qualitativ verändern könnte.
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Foto: ETH Zürich
