Forscher haben Nanoroboter entwickelt, die zur Behandlung von durch Aneurysmen verursachten Hirnblutungen eingesetzt werden könnten. Die Entwicklung könnte eine präzise und relativ risikoarme Behandlung von Hirnaneurysmen ermöglichen, die weltweit jedes Jahr rund 500.000 Todesfälle verursachen. Die Erkrankung – eine blutgefüllte Ausbuchtung einer Hirnarterie, die platzen und tödliche Blutungen verursachen kann – kann auch zu Schlaganfällen und Behinderungen führen.
Die Studie deutet auf eine Zukunft hin, in der winzige Roboter ferngesteuert und auf minimalinvasive Weise komplexe Aufgaben im menschlichen Körper ausführen könnten, etwa die gezielte Verabreichung von Medikamenten oder die Reparatur von Organen, sagen die Forscher.
Schwärmende Bots
Das Team, zu dem auch Forscher der Universität Edinburgh gehören, entwickelte magnetische Nanoroboter – etwa ein Zwanzigstel der Größe eines menschlichen roten Blutkörperchens – die aus blutgerinnungsfördernden Medikamenten bestehen, die in einer Schutzschicht eingeschlossen sind, die bei genau bestimmten Temperaturen schmelzen soll. Die Arbeit ist veröffentlicht im Journal Klein.
In Labortests wurden mehrere Hundert Milliarden solcher Bots in eine Arterie injiziert und dann als Schwarm mithilfe von Magneten und medizinischer Bildgebung ferngesteuert zum Ort eines Aneurysmas gelenkt.
Magnetquellen außerhalb des Körpers führen dann dazu, dass sich die Roboter im Aneurysma zusammenballen und bis zum Schmelzpunkt erhitzt werden. Dadurch wird ein natürlich vorkommendes Blutgerinnungsprotein freigesetzt, das das Aneurysma blockiert und so eine Blutung im Gehirn verhindert oder eindämmt.
Laborversuche
Das internationale Team unter der gemeinsamen Leitung von Ärzten des Shanghai Sixth People’s Hospital, das der Shanghai Jiao Tong University School of Medicine in China angeschlossen ist, testete seine Geräte erfolgreich an Aneurysma-Modellen im Labor und an einer kleinen Anzahl von Kaninchen.
Das Team sagt, dass Nanoroboter das Potenzial hätten, Arzneimittelmoleküle an präzise Stellen im Körper zu transportieren und freizusetzen, ohne dass die Gefahr besteht, dass sie in die Blutbahn gelangen – ein wichtiger Test für die Sicherheit und Wirksamkeit der Technologie.
Die Studie könnte den Weg für weitere Entwicklungen hin zu Studien an Menschen ebnen.
Vielversprechendes Potenzial
Ihre Weiterentwicklung könnte die derzeitige Behandlung von Hirnaneurysmen verbessern. Normalerweise führen Ärzte einen winzigen Mikrokatheterschlauch durch die Blutgefäße und setzen dann Metallspiralen ein, um den Blutfluss im Aneurysma zu stoppen, oder ein Gitterröhrchen, einen sogenannten Stent, um den Blutstrom in der Arterie umzuleiten.
Die Forscher sagen, dass ihre neue Technik das Risiko einer Abstoßung implantierter Materialien durch den Körper verringern und die Abhängigkeit von blutgerinnungshemmenden Medikamenten verringern könnte, die Blutungen und Magenprobleme verursachen können.
Mit dieser Methode müssen die Ärzte außerdem keinen Mikrokatheter mehr manuell formen, um durch ein komplexes Netzwerk kleiner Blutgefäße im Gehirn zu navigieren und das Aneurysma zu erreichen – eine mühsame Aufgabe, die während einer Operation Stunden dauern kann, sagen die Forscher.
Auch größere Hirnaneurysmen, die sich mit Metallspiralen oder Stents nur schwer schnell und sicher stoppen lassen, könnten möglicherweise mit der neuen Technik behandelt werden.
Die Studie wurde von einem Team aus Großbritannien und China geleitet, das auch Nanoroboter zur Entfernung von Blutgerinnseln entwickelt hat, die Potenzial bei der Behandlung von Schlaganfällen zeigen.
„Nanoroboter werden der Medizin neue Möglichkeiten eröffnen – sie könnten uns ermöglichen, chirurgische Eingriffe mit weniger Risiken als bei herkömmlichen Behandlungen durchzuführen und Medikamente mit höchster Präzision in schwer erreichbare Körperteile zu bringen. Unsere Studie ist ein wichtiger Schritt, um diese Technologien der Behandlung kritischer Erkrankungen im klinischen Umfeld näher zu bringen“, so Dr. Qi Zhou.
Weitere Informationen:
Jienan Wang et al., Nanoarchitektonische Entwicklung thermisch reagierender magnetischer Nanoroboterkollektive für die Therapie intrakranieller Aneurysmen, Klein (2024). DOI: 10.1002/smll.202400408