Teknologi baru yang memungkinkan pengambilan sampel cairan di ruang terbatas dapat membantu deteksi dini kanker

Para peneliti Vanderbilt telah mengembangkan teknologi untuk mengambil sampel cairan tubuh di ruang berkelok-kelok dan sempit yang dapat mengarah pada deteksi dini penyakit seperti kanker.

Penelitian yang dipimpin oleh Xiaoguang Dong, asisten profesor teknik mesin dan biomedis, dan timnya baru-baru ini unggulan di dalam Kemajuan Ilmu Pengetahuan.

Cairan tubuh—seperti darah, cairan pankreas, urin, dan lendir—merupakan sumber informasi yang kaya mengenai komposisi kimia, biomarker, koloni bakteri, dan komponen penting lainnya. Informasi ini membantu peneliti memahami mekanisme berbagai penyakit, seperti kanker, dan melacak kondisi kesehatan pasien.

Untuk mengumpulkan cairan ini, robot bergerak nirkabel pada skala milimeter telah terbukti efektif dalam menavigasi ruang terbatas karena ukurannya yang kecil dan pergerakannya yang lincah. Namun, fungsi pengambilan sampel cairan tidak ada pada perangkat tersebut karena tidak adanya mekanisme pemicu dan penyegelan yang efektif pada skala kecil.

Dong dan timnya telah mengatasi masalah ini dengan menciptakan kapsul lunak berskala milimeter yang menampilkan hibrida hidrogel dan elastomer yang dikendalikan oleh medan magnet eksternal. Para peneliti mengatakan perangkat tersebut dapat dikirim dan diambil dengan kateter tipis dan bergerak dengan cekatan dalam struktur tubular yang tidak dapat diakses oleh kateter. Kapsul lunak memiliki sifat pembasahan yang dilapisi secara khusus, yang memungkinkannya memompa cairan ke dalam secara efisien.

Integrasi pemicu sesuai permintaan, pengambilan sampel, dan mekanisme penyegelan serta penggerak kelompok yang gesit telah memungkinkan para peneliti untuk menunjukkan kontrol yang tepat terhadap kapsul lunak, menavigasi dan mengambil sampel cairan tubuh dalam fantom dan organ hewan secara ex vivo, yang dipandu oleh pencitraan medis ultrasonografi dan sinar-X.

“Kapsul lunak berskala milimeter yang diperkenalkan dalam karya ini membuka jalan bagi biopsi cairan minimal invasif dan tertarget di ruang terbatas seperti saluran pankreas, memungkinkan diagnosis penyakit dini dan memberikan wawasan tentang perkembangan penyakit melalui pengambilan sampel, pengambilan, dan analisis bahan kimia yang melimpah di dalam organ,” kata Dong, yang juga merupakan anggota inti Vanderbilt Institute for Surgery and Engineering (VISE).

Dong berencana untuk melanjutkan proyek tentang “Stent Silia yang Digerakkan Secara Nirkabel untuk Pengobatan Disfungsi Silia yang Minimal Invasif.”

Proyek ini bertujuan untuk mengembangkan stent saluran napas yang dapat ditanamkan dengan silia buatan yang terintegrasi untuk mengatasi keterbatasan stent yang ada, seperti pertumbuhan jaringan dan gangguan silia, serta memungkinkan pembuangan lendir berlebih di saluran napas secara minimal invasif. Inovasi ini mengatasi tantangan terkini berupa penumpukan lendir berlebihan pada pasien dengan obstruksi saluran napas sentral akibat penyakit paru obstruktif kronik (PPOK), kanker paru, fibrosis kistik, dan kondisi paru lainnya.