心臓の感染部位に薬を届ける磁気駆動型ミリロボットを開発(Tiny robots speed medicine through body to the heart)

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2026-10-12 ジョンズ・ホプキンス大学(JHU)

米国ジョンズ・ホプキンス大学の研究チームは、心臓の感染部位へ薬剤を直接届けるため、磁場で遠隔操作する小型ロボット「ミリロボット」を開発した。主な対象は、心臓内膜や心臓弁などに感染が生じる感染性心内膜炎である。従来は数週間にわたる静脈内抗菌薬投与や、リスクの高い開胸手術が必要となる場合がある。開発したシステムは、組織に固定される針型モジュールと、抗菌薬を運搬する薬剤モジュールの2台で構成される。外部の電磁コイルによって体内のロボットを誘導し、感染部位に到達すると両者が磁力で結合して、薬剤を局所で徐々に放出する。心臓の動きや血流を模した模型とブタの心臓組織を用いた実験では、ロボットが血流に逆らって移動できることを確認した。今後は、より実際の心拍運動を再現した模型で検証を進める予定であり、将来的には心臓感染症だけでなく、がんなどへの標的薬物送達にも応用が期待される。

<関連情報>

磁気駆動式ワイヤレスモジュール型ミリロボットによる心臓標的薬物送達 Wireless Modular Millirobots With Magnetic Actuation for Targeted Cardiac Drug Delivery

Anuruddha Bhattacharjee, Suraj Raval, Xinhao Chen, Adam May, Ayush Saraswat, Chintan Panigrahi, Yash Chadda, Lamar O. Mair, Joseph Katz, …
Advanced Materials Technologies  Published: 28 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/admt.71353

ABSTRACT

Infective endocarditis remains difficult to treat due to limited drug accumulation at infection sites via systemic delivery and reliance on invasive, high-risk surgery. To address this, we present a wireless, modular millirobotic system actuated by external magnetic fields for targeted cardiac drug delivery. We validate the system in vitro using an agarose heart phantom under physiologically relevant pulsatile flow and ex vivo by demonstrating tissue penetration and module undocking in excised porcine heart tissue. The system comprises two cooperative millirobots: a barbed needle module that reduces tissue penetration force by 66.7% in cardiac tissue-mimicking gels, and a drug module capable of delivering 22 microliter liquid doses over 180 min. AI-assisted vision guidance enables autonomous navigation with root-mean-square tracking errors of 0.23 and 0.26 body lengths for the needle and drug modules, respectively. The modules support on-demand magnetic docking and undocking, achieving success rates of 100% and 93%, respectively. These results highlight the potential of modular millirobots for precise, repeatable, and minimally invasive cardiac therapies.

医療・健康
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