Los catéteres son de suma importancia para la cirugía mínimamente invasiva. Permiten intervenciones como la eliminación de coágulos de sangre, la inserción de implantes o la administración dirigida de medicamentos, y están destinados a ser especialmente suaves para los pacientes. En general, cuanto menos invasivo sea el procedimiento del catéter, menor será el riesgo de complicaciones médicas y menor el tiempo de recuperación.

Sin embargo, hay límites. Por ejemplo, los sensores y actuadores desarrollados anteriormente todavía se integraban a mano en catéteres electrónicos. Además, el control y la colocación de los catéteres en el cuerpo son limitados, porque el cirujano debe manipular externamente los diminutos instrumentos en un entorno complejo o colocarlos con asistencia robótica. Esto tiene desventajas significativas para la miniaturización y el uso de estructuras flexibles que deben adaptarse al cuerpo para un uso particularmente cuidadoso en cirugía. También ha sido difícil integrar sensores y funciones adicionales en los microcatéteres, lo que dificulta sus posibles aplicaciones.

Bajo la supervisión del Prof. Dr. Oliver G. Schmidt, jefe de la Cátedra de Sistemas de Materiales para Nanoelectrónica, Director Científico designado del Centro de Materiales, Arquitecturas e Integración de Nanomembranas (MAIN) en la Universidad Tecnológica de Chemnitz y ex Director de la El Instituto Leibniz para la Investigación de Materiales y Estado Sólido (IFW Dresden), los científicos del IFW Dresden en cooperación con el Instituto Max Planck de Biología Celular Molecular y Genética (CBG) han presentado el microcatéter microelectrónico flexible más pequeño del mundo.

Funciones inteligentes tan finas como un cabello:nuevo tipo de herramienta biomédica

En esta herramienta microelectrónica inteligente para cirugía mínimamente invasiva, los componentes electrónicos para sensores y actuadores ya están integrados en la pared del catéter desde el principio. "Debido al método de fabricación especial, los componentes electrónicos incorporados no afectan el tamaño de nuestros catéteres, que pueden ser tan delgados como un cabello", dice Boris Rivkin, autor principal del estudio, quien está cursando su doctorado. en la Universidad Tecnológica de Chemnitz y su disertación en Leibniz IFW Dresden. Los instrumentos tienen un diámetro diminuto de solo 0,1 mm y también se caracterizan por su flexibilidad, resiliencia y alta biocompatibilidad. "El uso de tecnologías de microchip para fabricar los microcatéteres nos permite generar tipos completamente nuevos de herramientas biomédicas y multifuncionales", añade el Prof. Schmidt. Tales herramientas inteligentes podrían usarse, por ejemplo, en tratamientos mínimamente invasivos de aneurismas, malformaciones vasculares o cirugía pancreática.

El equipo de investigación informa sobre el catéter microelectrónico más pequeño del mundo en una publicación titulada "Microcatéteres integrados electrónicamente basados ​​en películas poliméricas autoensamblables" en el número actual de la revista Science Advances .

Flexible y equipado para diversas aplicaciones:Nuevas aplicaciones para cirugía mínimamente invasiva

El Prof. Schmidt y su equipo integraron sensores magnéticos para navegación y posicionamiento en el microcatéter. Al igual que una brújula, este seguimiento se basa en campos magnéticos débiles en lugar de radiación dañina o agentes de contraste y, por lo tanto, sería aplicable en tejidos profundos y debajo de materiales densos como los huesos del cráneo.

El microcatéter microelectrónico integra un canal para fluidos. A través de este sistema de microfluidos, los fármacos o agentes embólicos líquidos podrían administrarse directamente en el punto de uso. La punta del catéter está equipada con un pequeño instrumento de agarre que permite que el catéter agarre y mueva objetos microscópicos. La eliminación de muestras de tejido diminutas o coágulos de sangre se sugiere como aplicaciones potenciales. Este uso altamente flexible de la microelectrónica integrada es posible gracias a los componentes electrónicos integrados basados ​​en la tecnología Swiss-Roll Origami. Mediante esta tecnología, el equipo puede construir sensores microelectrónicos altamente complejos y circuitos actuadores en un chip, que luego se activan para enrollarse por sí mismos en una estructura de microtubo Swiss-Roll. Los múltiples devanados de la arquitectura Swiss-Roll aumentan significativamente el área de superficie utilizable e integran monolíticamente sensores, actuadores y microelectrónica en la pared compacta del microcatéter tubular.

El Prof. Schmidt y su equipo han sido pioneros en esta tecnología durante algún tiempo. Las películas de polímero moldeables extremadamente delgadas han demostrado ser útiles para una arquitectura de microtubos que puede adaptarse geométricamente a otros objetos, por ejemplo, implantes de manguito como interfaces bioneurales. Otro escenario de aplicación al que se dirige esta tecnología son los micromotores catalíticos y las plataformas de componentes electrónicos para crear robots nadadores microelectrónicos.

El microcatéter microelectrónico cierra la brecha entre los instrumentos mejorados electrónicamente y los requisitos de tamaño de las intervenciones vasculares en anatomías submilimétricas. En el futuro, se pueden integrar funciones de sensor adicionales, ampliando la gama de aplicaciones potenciales. Por ejemplo, son concebibles sensores para análisis de gases en sangre, detección de biomoléculas y detección de parámetros fisiológicos tales como pH, temperatura y presión sanguínea. Aplicaciones completamente nuevas y flexibles para la cirugía mínimamente invasiva están llegando al reino de las posibilidades. + Explora más

La microelectrónica adaptativa cambia de forma de forma independiente y detecta el entorno por primera vez