Magnetic resonance imaging (MRI)-guided robotic systems offer great potential for new minimally invasive medical tools, including MRI-powered miniature robots. By re-purposing the imaging hardware of an MRI scanner, the magnetic miniature robot could be navigated into the remote part of the patient's body without needing tethered endoscopic tools. However, the state-of-art MRI-powered magnetic miniature robots have limited functionality besides navigation. Here, we propose an MRI-powered magnetic miniature capsule robot benefiting from acoustic streaming forces generated by MRI-guided high-intensity focus ultrasound (HIFU) for controlled drug release. Our design comprises a polymer capsule shell with a submillimeter-diameter drug-release hole that captures an air bubble functioning as a stopper. We use the HIFU pulse to initiate drug release by removing the air bubble once the capsule robot reaches the target location. By controlling acoustic pressure, we also regulate the drug release rate for multiple location targeting during navigation. We demonstrated that the proposed magnetic capsule robot could travel at high speed up to 1.13 cm/s in ex vivo porcine small intestine and release drug to multiple target sites in a single operation, using a combination of MRI-powered actuation and HIFU-controlled release. The proposed MRI-guided microrobotic drug release system will greatly impact minimally invasive medical procedures by allowing on-demand targeted drug delivery.


翻译:磁共振成像(MRI)制导的机器人系统为新的最低侵入性医疗工具提供了巨大的潜力,包括MRI驱动的微型机器人。通过重新定位MRI扫描仪的成像硬件,磁微型机器人可以在不需要系带内窥测工具的情况下导航到病人身体的偏僻部分。然而,最先进的MRI动力磁微型机器人除导航之外功能有限。在这里,我们提议利用MRI制导的高浓度超密度聚变电磁胶囊机器人,利用MRI制导的高密度聚变焦超声波生成的声波流动力,用于受控药物释放。我们的设计包括一个带有亚光计直径药物释放洞的聚合胶囊壳,该囊囊囊将捕捉一个气泡作为中断器。我们使用HIFU制动的脉冲来启动药物释放,在胶囊机器人到达目标位置后,通过控制声压压力,我们还将调节多个地点的药物释放率。我们证明,拟议的磁性胶囊加速胶合体高浓度超密度超强超重超重超重超重超重超重超重超高射速医疗系统可以使用高压流流流流流流流流流流流流,将HIFIFIFMMmrml 和低分解的Mrusmral释放。

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