محققان کانادایی به سرپرستی «ژیل سولز»، رویکرد جدیدی را برای درمان تومورهای کبد، با منفعت گیری از میکروربات‌های هدایت‌شونده‌ با آهنربا در یک دستگاه ام‌آر‌آی گسترش داده‌اند.

ایده تزریق میکروربات‌ها

ایده تزریق ربات‌های میکروسکوپی به جریان خون برای بهبود بدن انسان تازه یا متعلق به رمان‌های علمی- تخیلی نیست. با هدایت یک میدان مغناطیسی خارجی، ربات‌های زیست‌سازگار مینیاتوری که از نانوذرات اکسید آهن ساخته‌ شده‌اند، می‌توانند از نظر تئوری خدمات پزشکی را به روشای زیاد موثر اراعه دهند.

تابه‌حال، یک مانع فنی وجود داشته‌ است: نیروی گرانش این میکروربات‌ها از نیروی مغناطیسی فراتر رفته‌ است، که هدایت آنها را در وقتی که تومور بالاتر از محل تزریق قرار دارد محدود می‌کند.

درحالی‌که میدان مغناطیسی ام‌آر‌آی زیاد است، شیب مغناطیسی مورد منفعت گیری برای هدایت و تشکیل تصاویر آن ضعیف‌تر است. دکتر ژیل سولز، یکی از محققین این دانشگاه او گفت: «ما برای حل این مشکل، الگوریتمی را گسترش دادیم تا موقعیتی را که بدن بیمار باید در آن قرار بگیرد را تعیین کند. این بهترین موقعیتی است که در آن می‌توان از ام‌آر‌آی بالینی ترکیبی با گرانش و نیروی مغناطیسی منفعت گیری کرد.»

او افزود: «این تاثییر ترکیبی علتمی‌بشود که میکروربات‌ها به شاخه‌های شریانی که تومور را تغذیه می‌کنند، آسان‌تر حرکت کنند. با تحول جهت میدان مغناطیسی، می‌توانیم آن‌ها را به‌طور دقیق به مکان‌هایی هدایت کنیم که باید تحت درمان قرار بگیرند و به این علت سلول‌های سالم را نگه داری می‌کنیم.»

اعمال دقت زیاد تر

این مطالعه که در Science Robotics انتشار شده‌ است، می توان رویکردهای رادیولوژی مورد منفعت گیری برای درمان سرطان کبد را تحول دهد.

شایع‌ترین نوع این سرطان‌ها، کارسینوم سلول‌های کبدی است. کارسینوم مسئول مرگ سالانه ۷۰۰,۰۰۰ نفر در سراسر جهان است و اکنون زیاد تر با کموآمبولیزاسیون ترانس شریانی درمان می‌بشود.

این درمان تهاجمی که نیاز به پرسنل زیاد ماهر دارد، شامل تزریق مستقیم شیمی‌درمانی در شریان تغذیه‌کننده تومور کبدی و مسدودکردن‌ خون‌رسانی به تومور با منفعت گیری از میکروکتترهایی است که توسط اشعه ایکس هدایت خواهد شد.

سولز او گفت: «رویکرد هدایت رزونانس مغناطیسی ما می‌تواند با منفعت گیری از یک کتتر قابل کاشت همانند آنچه در شیمی‌درمانی منفعت گیری می‌بشود، انجام بشود. مزیت دیگر این روش آن است که تومورها در ام‌آر‌آی بهتر از اشعه ایکس قابل مشاهده می باشند.»

به‌لطف گسترش یک میکروربات انژکتوری سازگار با ام‌آر‌آی، دانشمندان توانستند «رشته‌های ذرات» را که مجموعه‌ای از میکروربات‌های قابل مغناطیسی می باشند، جمع‌آوری کنند. از آنجایی که این‌ها نیروی مغناطیسی بیشتری دارند، هدایت و شناسایی آنها روی تصاویر اراعه‌شده‌ توسط دستگاه ام‌آر‌آی آسان‌تر است.

به این ترتیب، دانشمندان می‌توانند مطمعن حاصل کنند که رشته‌ها در مسیر درست حرکت می‌کنند و دوز درمان نیز کافی است. با گذشت زمان، هر میکروربات قسمتی از درمان را پوشش خواهد داد، به این علت الزامی است که رادیولوژیست‌ها بدانند تعداد آنها چه مقدار است.

حس خوب کنترل توسط میکروربات‌ها

سولز او گفت: «ما آزمایش‌هایی را روی دوازده خوک انجام دادیم تا بتوانیم تا حد امکان شرایط تشریحی بیمار را تکرار کنیم. یک نتیجه قطعی می بود: میکروربات‌ها ترجیحاً شاخه‌های شریان کبدی را که توسط الگوریتم مورد مقصد قرار گرفته‌ بودند جستوجو می‌کردند و به مقصد می‌رسیدند.»

تیم او یقین شد که محل تومور در تکه‌های گوناگون کبد تأثیری بر اثربخشی این چنین رویکردی ندارد.

او گفت: «با منفعت گیری از آناتومی تشریحی کبد انسان، ما توانستیم به‌صورت آزمایشی ریزربات‌ها را روی ۱۹ بیمار تحت درمان با آمبولیزاسیون ترانس شریانی همانند‌سازی کنیم. آنها درمجموع ۳۰ تومور در نقاط گوناگون کبد داشتند. در بیشتر از ۹۵ درصد موارد، محل تومور با الگوریتم هدایت برای رسیدن‌ به تومور مقصد سازگار می بود.»

با وجود این پیشرفت علمی، کاربرد بالینی این فناوری تا این مدت فاصله بسیاری با ورود به روال درمانی دارد.

سولز می‌گوید: «اول از همه، با منفعت گیری از هوش مصنوعی، ما باید جهت‌یابی میکروربات‌ها را با شناسایی محل آنها در کبد و این چنین ابراز انسداد در شاخه‌های شریان کبدی که تغذیه‌کننده توموراست، بهینه کنیم.»

دانشمندان این چنین باید با منفعت گیری از نرم‌افزاری که جریان مایعات را در رگ‌ها همانند‌سازی می‌کند، جریان خون، موقعیت‌یابی تومور بیمار و جهت میدان مغناطیسی را مدل‌سازی کنند. این همانند‌سازی امکان برسی تأثیر پارامترها بر انتقال میکروربات‌ها به تومور مقصد را فراهم می‌کند و درنتیجه دقت رویکرد را بهبود می‌بخشد.