Naukowcy zaprojektowali i przetestowali mikronarzędzia w kształcie gwiazdy, które zamykają się w odpowiedzi na ciepło ciała, aby uchwycić próbki tkanek. Mikrochwytaki, które nie wymagają przewodów ani zasilania, mogą być potencjalnie używane do pobierania próbek tkanek z wielu trudno dostępnych miejsc.
Próbki tkanki są często usuwane w procedurze znanej jako biopsja, aby pomóc zdiagnozować stany chorobowe, takie jak rak. Tkanki są zazwyczaj pobierane za pomocą igły dołączonej do strzykawki lub poprzez małe nacięcie, aby uzyskać dostęp chirurgiczny do obszaru. W przypadku dużego narządu, takiego jak okrężnica, pobranie wystarczającej liczby próbek do pokrycia całego regionu może być trudne. Na przykład od pacjentów z wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego, którzy są poddawani badaniom przesiewowym w kierunku raka okrężnicy, standardem jest pobranie około 30 próbek. Niestety, ta duża liczba stanowi znacznie poniżej 1% wyściółki okrężnicy i może przeoczyć zmianę przedrakową lub rakową.
Zespół kierowany przez dr. David H. Gracias i Florin M. Selaru z Johns Hopkins University postanowili opracować lepsze narzędzie do pobierania próbek tkanek. Ich badania były częściowo finansowane przez Dyrektora NIH New Innovator Award oraz przez Narodowy Instytut Cukrzycy oraz Chorób Układu Pokarmowego i Nerek (NIDDK) NIH.
Naukowcy wyprodukowali mikronarzędzia w kształcie gwiazdy o wielkości od około 300 mikronów do 1 milimetra, stosując niektóre z metod stosowanych do wytwarzania chipów komputerowych. Narzędzia te były 5 do 10 razy mniejsze niż konwencjonalne kleszcze do biopsji — wystarczająco małe, aby przejść przez końcówkę cewnika, ale wystarczająco duże, aby można je było zobaczyć konwencjonalnymi metodami obrazowania.
Otrzymuj najnowsze wiadomości e-mail
Naukowcy zastosowali sztywne nikiel magnetyczny do wykonania ramion, aby umożliwić prowadzenie mikronarzędzi przez pola magnetyczne. Zawiasy zostały utworzone ze wstępnie naprężonej podwójnej warstwy złota i chromu. Kolejną warstwę polimeru zaprojektowano tak, aby była sztywna w niskich temperaturach, dzięki czemu narzędzie w kształcie gwiazdy było płaskie i otwarte. W temperaturze ciała warstwa ta zmiękczała, aby umożliwić czubkom gwiazdy zawiasowe zamknięcie i uchwycenie tkanki.
Na początku tego roku naukowcy zgłosili, że używają mikrochwytaków do usuwania maleńkich próbek z dróg żółciowych żywych świń. W najnowszym badaniu naukowcy wykorzystali tę technikę do uzyskania biopsji z dużych obszarów okrężnicy świni oraz przełyku.
Za pomocą endoskopu naukowcy wstrzyknęli 150–1,500 mikrouchwytów i monitorowali je za pomocą kamery. Chwytaki zamknęły się w ciągu 5-10 minut w odpowiedzi na wysoką temperaturę ciała, chwytając kawałki tkanki. Naukowcy wydobyli mikrochwyty, wkładając cewnik z magnetyczną końcówką. Otrzymane próbki tkanek zawierały skupiska nienaruszonych komórek nadających się do analizy.
Na podstawie małej próbki nie zawsze można wyciągnąć dokładne wnioski”, mówi Selaru. Moglibyśmy rozmieścić setki, a nawet tysiące takich chwytaków, aby uzyskać więcej próbek i uzyskać lepsze wyobrażenie o tym, jaki rodzaj choroby występuje.
Ponieważ są zasilane przez wbudowane w nie naprężenia, mikrochwytaki nie wymagają linki ani drutu do dostarczania energii. Ponadto różne polimery mogą umożliwić uruchamianie narzędzia przez różne temperatury, chemikalia i enzymy.
Naukowcy zauważają, że metody pobierania mikrochwytaków będą musiały zostać ulepszone, aby zapewnić ich usunięcie z organizmu. Alternatywnie mogą być wykonane z materiałów biodegradowalnych, aby wyeliminować potencjalne zagrożenia dla zdrowia. Źródło artykułu: Sprawy badawcze NIH
