Tecnologia Científica

A primeira tecnologia endovascular que pode explorar capilares
Os dispositivos são compostos por uma ponta magnética e um corpo ultraflexível feito de polímeros biocompatíveis.
Por Ecole Polytechnique Federale de Lausanne - 22/12/2020


Um sensor de fluxo endovascular ultraflexível que é guiado por campos magnéticos. Crédito: A fotografia foi tirada por Alain Herzog / EPFL 2020

Na EPFL, Lucio Pancaldi, um Ph.D. e Selman Sakar, professor assistente, aproveitaram a energia hidrocinética (energia mecânica resultante do movimento de líquidos) para colocar um instrumento em lugares do corpo humano sem recorrer a métodos invasivos. "Grandes proporções do cérebro permanecem inacessíveis porque as ferramentas existentes são difíceis de manejar, e explorar o minúsculo e intrincado sistema vascular cerebral sem causar danos aos tecidos é extremamente difícil", diz Sakar.

Os médicos podem acessar as artérias dos pacientes empurrando e girando fios-guia e, posteriormente, fazendo deslizar tubos ocos chamados cateteres. No entanto, quando as artérias começam a se estreitar, especialmente no cérebro, essa técnica de avanço revela seus limites. Cientistas do Laboratório de Sistemas MicroBioRobóticos (MICROBS) da EPFL, trabalhando com colegas do grupo do Prof. Diego Ghezzi, projetaram dispositivos microscópicos amarrados que poderiam ser introduzidos nos capilares com velocidade e facilidade sem precedentes. “Nossa tecnologia não visa substituir os cateteres convencionais, mas aumentá-los”, diz Pancaldi.

Os dispositivos são compostos por uma ponta magnética e um corpo ultraflexível feito de polímeros biocompatíveis. "Imagine um anzol gradualmente liberado em um rio. Ele será carregado pela corrente. Simplesmente seguramos uma extremidade do dispositivo e deixamos o sangue arrastá-lo para os tecidos mais periféricos. Giramos suavemente a ponta magnética do dispositivo em bifurcações para a escolha de um caminho específico ”, diz Pancaldi. Visto que nenhuma força mecânica é aplicada diretamente na parede do vaso, o risco de causar qualquer dano é muito baixo. Além disso, controlar o fluxo sanguíneo pode reduzir o tempo de operação de várias horas para alguns minutos.

Traçando um curso através do sistema vascular

Tanto a liberação do dispositivo quanto a direção magnética estão sob controle do computador . Além disso, não há necessidade de feedback de força, pois a ponta do dispositivo não empurra as paredes do vaso. "Podemos imaginar que um robô cirúrgico usará o mapa detalhado da vasculatura fornecida pela ressonância magnética e tomografia computadorizada do paciente para guiar os dispositivos de forma autônoma para os locais de destino. A adição de inteligência de máquina transformaria as operações endovasculares. Alternativamente, um programa de computador pode use o informações visuais fornecidas pelo fluoroscópio para localizar o dispositivo e calcular uma trajetória em tempo real para facilitar as operações manuais ”, diz Sakar.

Representação esquemática destacando os recursos da navegação orientada por fluxo.
A energia hidrocinética é aproveitada para impulsionar sondas microscópicas injetáveis ​​
com seringa, garantindo navegação autônoma e prevenção de obstáculos. Os campos
magnéticos fornecem direcionamento para acessar sem fio as artérias filhas.
Crédito: EPFL 2020

Pesquisadores da Escola de Engenharia da EPFL testaram o dispositivo dentro de sistemas de microvasculatura artificial. A próxima fase envolverá testes em animais com sistemas de imagens médicas de última geração. Os cientistas também esperam desenvolver outros dispositivos com uma variedade de atuadores e sensores integrados.

O estudo foi publicado na Nature Communications.

 

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