Projektbeschreibung
Medizinische Mikroroboter als Implantate
Ziel der medizinischen Robotik in kleinem Maßstab ist es, präzise Behandlungen im menschlichen Körper durchzuführen, inspiriert von Science Fiction. Die derzeitigen Mikroroboter können allerdings nur Medikamente oder Zellen transportieren und sind auf externe Signale angewiesen, um in Form zu bleiben. Diesen Robotern fällt es schwer, komplexe Aufgaben zu erfüllen, wie z. B. sich in Zielbereiche einzufügen oder über einen längeren Zeitraum stabil zu bleiben. Durch ihre mangelnde Autonomie ist ihr Einsatz bei kritischen medizinischen Verfahren eingeschränkt. Das Ziel des ERC-finanzierten Projekts I-BOT lautet in diesem Zusammenhang, diese Herausforderungen durch die Entwicklung implantierbarer Mikroroboter mit fortgeschrittenen Werkstoffen zu lösen. Diese Roboter nutzen Magnetführungen und Formgedächtnismaterialien, um sich im Körper zu bewegen und anzupassen. I-BOT wird diese Mikroroboter in realen medizinischen Szenarien erproben, um ihre Wirksamkeit und ihr Potenzial für den künftigen Einsatz bei der Behandlung von erkrankten Personen zu beweisen.
Ziel
Small-scale medical robotics was born from a science fiction vision: shrinking down a group of surgeons and letting them swim to the brain to save a patients life. This vision calls for precision, efficiency in delivering force and noninvasiveness. Conversely, the microrobots proposed so far are only able to perform drug or cell delivery. Furthermore, their capability to keep an active configuration is strictly dependent on the presence of a certain external stimulus. In this ERC project I aim to tackle these challenges by devising new actuation mechanisms, control and imaging strategies allowing the microrobots to exert suitable forces and prolonging their lifetime. I-BOT proposes the first generation of implantable microrobots featured by a multi-material structure including a liquid perfluorocarbon core and a shape memory polymers magnetic composite skin. By exploiting magnetic material programming, microrobots will be capable of multimodal locomotion under magnetic guidance. Upon target reaching, low intensity pulsed ultrasound and alternated magnetic fields will trigger acoustic droplet vaporization and magnetic hyperthermia. This will produce simultaneous volumetric expansion of the internal chamber and deformation of the surrounding skin to allow fitting the implant site. Shape memory polymers will ensure shape locking upon removal of the triggering signals thus stable implant. Ultrasound acoustic phase analysis will allow microrobot tracking over the entire implant procedure and prolonged lesion monitoring upon implantation.
The I-BOT approach will be validated in three relevant validation scenarios (ulcer filling, vascular graft and long term tumoral lesion monitoring) to demonstrate the flexibility of the approach and to unveil the potentialities and the impact of implantable microrobots. As a final step, the most promising validation scenario will be tested in vivo in large animals, as a step forward in moving microrobots from the bench to the bedside.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
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