03/01/2022
Door Ad Spijkers
Duitse onderzoekers presenteren een biomedisch hulpmiddel met kleine biocompatibele, micro-elektronische microkatheters met sensor- en actuatorfuncties.
Nee, Robot Magazine gaat zich niet met operatietechnieken bezig houden. Maar we volgen wel de technologie die (bredere) toepassing van robots in de medische wereld mogelijk maken.
Katheters zijn van het grootste belang voor minimaal invasieve chirurgie. Ze maken ingrepen zoals het verwijderen van bloedstolsels, het inbrengen van implantaten of het gericht toedienen van medicatie mogelijk. In principe geldt: hoe minimaal invasiever het katheter, hoe kleiner de kans op medische complicaties en hoe korter de herstel- en hersteltijd.
Katheters
In de tot nu toe ontwikkelde elektronische katheters worden de sensoren en actuatoren nog met de hand geïntegreerd. Daarnaast zijn er grenzen aan de besturing en plaatsing van katheters in het lichaam. Ze moeten door de chirurg van buitenaf in een complexe omgeving worden gemanoeuvreerd of met behulp van robots afgesteld.
Dit beperkt miniaturisatie en het gebruik van flexibele structuren die kunnen worden aangepast aan het lichaam voor zacht gebruik bij chirurgie. Er kunnen nauwelijks andere sensoren en functies in microkatheters worden geïntegreerd, wat het gebruik ervan beperkt.
Een onderzoeksteam van de Technische Universität Chemnitz, het Leibniz Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) in Dresden en het Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden heeft nu 's werelds kleinste flexibele, micro-elektronische microkatheter ontwikkeld.
Slimme functies
In dit slimme micro-elektronische hulpmiddel voor minimaal invasieve chirurgie zijn de elektronische componenten voor sensoren en actuatoren vanaf het begin geïntegreerd in de katheterwand. Door de speciale fabricagemethode hebben de ingebouwde elektronische componenten geen effect op de grootte van de katheters, die daarom zo dun kunnen zijn als een enkele haar.
De instrumenten hebben een diameter van slechts 0,1 mm en worden gekenmerkt door hun flexibiliteit, weerstand en hoge biocompatibiliteit. De slimme tools kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt voor minimaal invasieve behandeling van aneurysma's, vasculaire afwijkingen of voor ingrepen aan de alvleesklier.
De onderzoekers integreerden magnetische sensoren voor navigatie en positiebepaling. Net als een kompas vertrouwt deze tracking op zwakke magnetische velden in plaats van schadelijke straling of contrastmiddelen. Het katheter kan daarom worden gebruikt in diep weefsel en onder dichte materialen zoals schedelbotten. Daarnaast heeft het katheter een kanaal voor vloeistoffen, die gericht in het lichaam kunnen worden afgegeven. Dit microfluïdische systeem kan bijvoorbeeld worden gebruikt om medicijnen of vloeibare embolisaties direct op het punt van gebruik toe te dienen.
Techniek
De kathetertip is uitgerust met een klein grijpinstrument waarmee het instrument microscopisch kleine objecten kan grijpen en verplaatsen. Als mogelijke toepassingen wordt het nemen van de kleinste weefselmonsters of bloedstolsels voorgesteld.
Extreem dunne, kneedbare polymeerfilms zijn nuttig gebleken voor microbuisarchitecturen, die ook geometrisch kunnen worden aangepast aan andere objecten. Een ander toepassingsscenario zijn katalytische micromotoren en platforms voor elektronische componenten om een aandrijving te genereren voor micro-elektronische zwemrobots.
Foto: TU Chemnitz