Forschende der ETH Zürich haben einen Mikroroboter optimiert, der Medikamente transportiert und sich auflöst, um diese freizusetzen. Das System ermöglicht Navigation in komplexen Gefässstrukturen und wurde in Modellen sowie Tieren getestet. Die Ergebnisse erschienen in der Fachzeitschrift Science.

Jährlich erleiden weltweit 12 Millionen Menschen einen Schlaganfall, viele sterben oder bleiben beeinträchtigt. Aktuelle Therapien mit Thrombus-auflösenden Medikamenten verteilen sich im gesamten Körper, was hohe Dosen erfordert und Nebenwirkungen wie innere Blutungen verursacht. Der Mikroroboter zielt auf lokale Abgabe ab, etwa bei Thromben im Gehirn.

Die runde Kapsel aus auflösbarem Gel enthält Eisenoxid-Nanopartikel für magnetische Eigenschaften und Tantal-Nanopartikel als Kontrastmittel für Röntgenbildgebung. Die Grösse ist auf kleine Gehirngefässe abgestimmt, bei ausreichender Magnetstärke. Passgenaue Nanopartikel ermöglichen Steuerung in realen Bedingungen.

Der Roboter transportiert Thrombus-auflösende Mittel, Antibiotika oder Tumormedikamente. Freisetzung erfolgt durch hochfrequentes Magnetfeld, das Nanopartikel erhitzt und die Hülle auflöst.

Ein spezieller Katheter mit flexiblem Greifer setzt den Roboter frei. Ein modulares elektromagnetisches Navigationssystem steuert ihn im Operationssaal. Drei Strategien kombinieren: Rollen entlang der Gefässwand mit rotierendem Feld bis 4 Millimeter pro Sekunde, Ziehen durch Gradienten gegen Strömungen über 20 Zentimeter pro Sekunde sowie Mitreissen an Verzweigungen.

In über 95 Prozent der Fälle erreichte der Roboter das Ziel. Magnetfelder dringen tief ein, ohne Körper zu beeinflussen.

Tests in Silikonmodellen von Patientengefässen simulierten reale Szenarien und lösten Gerinnsel auf. In Schweinen funktionierten Navigation und Sichtbarkeit, in Schafen steuerte der Roboter durch Gehirnflüssigkeit.

Die Technologie eignet sich für Thrombosen, Infektionen oder Tumore. Klinische Tests bei Menschen stehen bevor.

Original Paper:

Landers F, Hertle L, Pustovalov V et al.: Clinically ready magnetic microrobots for targeted therapies. Science (2025), DOI:10.1126/science.adx1708

Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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