Новая математическая модель улучшает навигацию микро и нанороботов в кровотоке
Микро/нанороботы (МНР) уже давно считаются перспективным инструментом в области здравоохранения, способным значительно улучшить методы лечения различных заболеваний, от устранения смертельных мозговых кровотечений до борьбы с опухолями с помощью точной химиотерапии. Однако, несмотря на их потенциал, область МНР всё ещё испытывает трудности с перемещением внутри человеческого тела, что препятствует широкому использованию и клиническим испытаниям.
Новое исследование, проведённое профессором инженерного колледжа Университета Саскачевана (USask) доктором Крисом Чжаном и его командой, может помочь преодолеть эти ограничения. Они разработали высокоточную математическую модель, которая оптимизирует конструкцию МНР, улучшая их навигацию и позволяя эффективно перемещаться по кровотоку. Работа была опубликована в журнале Nature Communications.
Результаты моделирования и экспериментальной скорости движения MNR. Источник: Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-51518-zБлагодаря новым математическим идеям д-р Чжан и его команда продвинулись в области МНР, создав структуру, которая может служить основой для оптимального проектирования и управления этими небольшими, но мощными роботами. Они не только разработали эффективные МНР и внешний блок питания, но и создали прототип с использованием технологии 3D-печати.
После демонстрации потенциала своего прототипа д-р Чжан говорит, что следующим шагом станет переход к клиническим испытаниям, последнему препятствию для всех МНР. «Мне нравится такая кооперативная среда, особенно в здравоохранении. Мой родной факультет — машиностроение, но я очень активно занимаюсь биомедицинской инженерией, которая является междисциплинарной, поэтому я работал со многими врачами в Медицинском колледже. В исследованиях нужны разные точки зрения», — сказал он.
Эта новая математическая модель может стать значительным шагом вперёд в области микро/нанороботов, позволяя преодолеть ограничения, которые ранее мешали их широкому использованию, и приблизив их к клиническим испытаниям и практическому применению в здравоохранении.