19/02/2024
Door Ad Spijkers
Canadese onderzoekers hebben een nieuwe aanpak ontwikkeld om levertumoren te behandelen met MRI en magnetisch geleide microrobots.
Onderzoekers in Montreal hebben een nieuwe aanpak ontwikkeld om levertumoren te behandelen met behulp van magnetisch geleide microrobots in een MRI-apparaat. Het idee om microrobots in de bloedbaan te injecteren om het menselijk lichaam te genezen is niet nieuw. Het is ook geen science fiction.
Magnetisch veld
Theoretisch kunnen miniatuur biocompatibele robots van magnetiseerbare ijzeroxide nanodeeltjes, geleid door een extern magnetisch veld, op een gerichte manier medische behandeling bieden. Tot nu toe was er een technisch obstakel. De zwaartekracht van deze microrobots overschrijdt die van de magnetische kracht, wat hun begeleiding beperkt wanneer de tumor zich hoger bevindt dan de injectieplaats.
Hoewel het magnetische veld van de MRI hoog is, zijn de magnetische gradiënten die worden gebruikt voor navigatie en het genereren van MRI-beelden zwakker. Om dit probleem op te lossen, hebben de Canadese onderzoekers een algoritme ontwikkeld dat de positie bepaalt waarin het lichaam van de patiënt zich moet bevinden voordat een klinische MRI gebruik kan maken van de zwaartekracht en deze kan combineren met de magnetische navigatiekracht.
Het gecombineerde effect maakt het voor de microrobots gemakkelijker om naar de bloedvaten te reizen die de tumor voeden. Door de richting van het magnetische veld te variëren, kunnen medici de microrobots nauwkeurig naar de te behandelen plaatsen leiden en zo de gezonde cellen behouden.
Grotere precisie
Dit 'proof of concept' zou de interventionele radiologische benaderingen die worden gebruikt om leverkanker te behandelen, kunnen veranderen. De meest voorkomende hiervan, hepatocellulair carcinoom, is wereldwijd verantwoordelijk voor 700.000 sterfgevallen per jaar. De aandoening wordt momenteel het meest behandeld met transarteriële chemo-embolisatie. Deze invasieve behandeling vereist hooggekwalificeerd personeel. Het omvat het toedienen van chemotherapie rechtstreeks in de slagader die de levertumor voedt en het blokkeren van de bloedtoevoer naar de tumor met behulp van microkatheters onder geleiding van röntgenstraling.
De nu ontwikkelde magnetische resonantie-navigatiebenadering kan worden uitgevoerd met behulp van een implanteerbare katheter zoals die wordt gebruikt bij chemotherapie. Het andere voordeel is dat de tumoren beter zichtbaar zijn op MRI dan op röntgenfoto’s. Voor deze studie werkten de onderzoekers aan de onderzoekers aan de Université de Montreal samen met die van Polytechnique Montreal en de University of British Columbia in Vancouver en Keelowna (400 km oostelijker).
Dankzij de ontwikkeling van een MRI-compatibele microrobotinjector konden de wetenschappers 'deeltjestreinen' samenstellen, aggregaten van magnetiseerbare microrobots. Omdat deze een grotere magnetische kracht hebben, zijn ze gemakkelijker te besturen en te detecteren op de beelden van het MRI-apparaat. Op deze manier kunnen de onderzoekers er niet alleen voor zorgen dat de trein de goede kant op gaat, maar ook dat de behandeldosis voldoende is. Na verloop van tijd zal elke microrobot een deel van de uit te voeren behandeling dragen, dus het is essentieel dat radiologen weten hoeveel het er zijn.
Vervolg
Ondanks deze wetenschappelijke vooruitgang en de nodige tests is de klinische toepassing van deze technologie nog ver weg. De onderzoekers moeten met behulp van kunstmatige intelligentie de real-time navigatie van de microrobots optimaliseren door hun locatie in de lever te detecteren. Ook moeten ze het optreden van blokkades in de takken van de leverslagader die de tumor voeden, tegengaan.
Wetenschappers zullen ook de bloedstroom, de positionering van de patiënt en de richting van het magnetische veld moeten modelleren. Dit gebeurt met behulp van software die de vloeistofstroom door de bloedvaten simuleert. Dit zal het mogelijk maken om de impact van deze parameters op het transport van de microrobots naar de doeltumor te beoordelen, waardoor de nauwkeurigheid van de aanpak wordt verbeterd.
Foto: Université de Montreal