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加拿大滑铁卢大学开发出可直接治疗肾结石的机器人

2025-08-18 11:56 性质:原创 作者:Mulan 来源:AGV网
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随着肾结石发病率的不断攀升,传统口服溶石药物周期长、疗效不稳定,且对于反复发作或不适合手术治疗的患者尤显局限。近日,加拿大滑铁卢大学率领国际研究团队提出一套创新性的软体微型磁控机器人...

随着肾结石发病率的不断攀升,传统口服溶石药物周期长、疗效不稳定,且对于反复发作或不适合手术治疗的患者尤显局限。近日,加拿大滑铁卢大学率领国际研究团队提出一套创新性的软体微型磁控机器人技术,通过磁力导航与酶促作用联动,直接靶向溶解尿路中的肾结石,开启了肾结石治疗的全新思路,值得行业高度关注。

近期,加拿大滑铁卢大学(University of Waterloo)工程学院主导的一个国际研发项目正式发布,展示了一种极具潜力的肾结石微创治疗新路径。该体系结合软体微型机器人、磁力驱动操控与酶促溶解技术,未来有望为肾结石患者带来更为高效、安全、无痛苦的治疗体验。

该创新治疗技术的核心是由滑铁卢大学(University of Waterloo)研制的“软体机器人条带”(soft robot strips),结构细长、柔软,可通过导管置入膀胱,再通过外部机械臂携带的旋转磁铁进行精准控制。条带材质为水凝胶与弹性体(hydrogel/elastomer)混合体的微型丝状结构,尺寸约为 1×1×12 毫米,并内嵌一个微型磁体末端,同时加载了用于溶解结石的酶——脲酶(urease)。

通过超声成像技术,医师可实时追踪条带在尿路中的位置,借助旋转磁铁令其“蠕动”前进,逐步接近并定位在肾结石附近。一旦停留,则通过贴附于皮肤表面的外部磁性贴片固定位置,开始缓释脲酶,调节局部尿液酸碱度,抬高 pH 值,使结石逐渐被溶蚀,最终缩小至可自然排出尺寸,条带本身也可随尿液排出。

实验数据显示,在填充模拟尿液的 3D 打印人型尿路模型中,该装置可使尿液 pH 从常见的约 6 提升至 7,5 天内结石重量平均减少 30%,表明治疗效率显著;pH 值提升效应持续时间可达三个月以上,具备较长作用期潜力。

加拿大滑铁卢大学(University of Waterloo)系统设计工程系教授、医疗微型机器人实验室(Medical Microrobotics Lab)主任Dr. Veronika Magdanz表示:“目前尚无针对该类型肾结石的良好治疗方法。患者通常只能依靠止痛药及口服溶石药,但疗效需数周甚至数月才能显现;而在结石阻塞尿道、急症情况中,外科手术往往不可避免。” Magdanz 教授强调,此次研究的目标是提供一种安全高效的替代方案,“我们期望加速结石溶解,缓解疼痛,并助力患者更快排石”。

研究团队成员还包括加拿大滑铁卢大学(University of Waterloo)电气与计算机工程系教授Dr. Alfred Yu和机械与机电一体化工程系教授Dr. Mir Behrad Khamesee。此外,团队还邀请了西班牙德国的泌尿科医生与研究人员参与合作,共同推动该技术走向临床实际应用。

文章《Kidney Stone Dissolution By Tetherless, EnzymeLoaded, Soft Magnetic Miniature Robots》已发表于国际期刊《Advanced Healthcare Materials》,详细报告了该技术的设计原理、实验数据与未来方向。

展望未来,研究团队指出下一步工作将围绕大型动物模型开展研究验证,并优化控制系统与实时影像配合、外部磁控装置设计,使操控更加精准人性化,推进技术从体外模型走向体内临床应用。

本次由加拿大滑铁卢大学(University of Waterloo)领导的肾结石软体微型机器人研究项目,融合磁控导航与酶促溶解机制,不仅具备创新性,还展示了显著的实验疗效。其精准靶向、低侵入、持续作用的特点为当前困境中的肾结石患者带来更多治疗选择。随着后续动物实验与系统优化推进,该技术有望成为未来微创泌尿治疗领域的破局者。

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