ジョンズ・ホプキンス大学の研究チームは、人体内を移動し、心臓組織に直接薬剤を届けるために設計された一対の磁気「ミリロボット」を開発しました。鉛筆の先や米粒ほどの大きさのこれらのロボットは、心内膜炎などの生命を脅かす心臓感染症の治療を目的としています。現在、これらの感染症の治療には、心臓に到達する前に希釈されてしまう可能性がある数週間の静脈内抗生物質投与、あるいは高リスクの開胸手術が必要となることが多々あります。ミリロボットは低侵襲な代替手段を提供し、治療期間を数週間から1日以内、あるいはそれ以下に短縮できる可能性があります。

このシステムは、正確な配送を保証するために2つのロボット機構を利用しています。一方のロボットである「ニードルモジュール」は、心臓組織の特定の感染部位に付着してドッキングステーションとして機能するように設計されています。もう一方のロボットである「ドラッグモジュール」は、薬剤をこのステーションまで運び、そこで磁気的にドッキングして抗生物質をゆっくりと放出します。両方のロボットは、MRI装置と原理が同様の外部電磁コイルシステムによってワイヤレスで誘導されます。ロボットはこれらの外部磁場によって駆動されるため、内部のバッテリーやモーターを必要とせず、体内の狭い空間を移動できるほど小型なまま維持することが可能です。

研究チームは、ファントム心臓モデルおよび実際の豚の心臓組織を用いてミリロボットのテストに成功し、ロボットは模擬的な血流に逆らって自律的に移動しました。現在の研究は心臓感染症に焦点を当てていますが、開発者はこの技術を、がんなどの他の到達困難な疾患の治療にも適応できる可能性があることを示唆しています。今後のテストでは、筋肉の収縮や人間の心臓のリズミカルな鼓動をシミュレートするより複雑なファントム心臓を使用し、ロボットのナビゲーションおよびドッキング能力をさらに洗練させる予定です。

現在の研究における顕著な制限の一つは、主にファントムモデルと豚の組織でテストされている点であり、ヒトへの臨床利用への移行には、人間の血管系の複雑さや多様な心臓の形状をナビゲートする必要があります。さらに、ロボットは繰り返し投与のために交換可能ですが、動的な鼓動環境におけるニードルモジュールのドッキング機構の長期的な安定性は、今後の重要な調査分野として残っています。研究チームは、これらの知見を学術誌*Advanced Materials Technologies*に発表しました。