Miniaturní mikroroboti mohou cestovat lidským tělem pomocí přemetů

Inženýři z Purdue University vyvinuli miniaturní robot ve tvaru obdélníku, který je schopen fungovat uvnitř lidského těla. Nová technologie, která byla prokázána na živých zvířecích modelech, nás přivádí blíže k využití robotů pro mnoho průlomových aplikací, zejména ve zdravotnictví.

Nová studie byla zveřejněna v Nature Machine Intelligence.

Robot, který se pohyboval střevem pomocí přemetů, je nástrojem pro dopravu léků. Orgány, jako je střevo, jsou považovány za drsné terény, částečně vysvětluje přemetový aspekt technologie. Jedná se o první demonstraci mikrorobota, který se převrací, v živém organismu.

Jedním z hlavních výhod použití miniaturního robota pro dopravu léků je, že může zasáhnout přesně cílové místo. Tímto způsobem může robot obejít ostatní orgány, se kterými by léky mohly interagovat, způsobující vedlejší účinky, jako je vypadávání vlasů a krvácení do žaludku.

Mikrorobot je poháněn a ovládán bezdrátově magnetickým polem zvenčí.

David Cappelleri je asociční profesor mechanického inženýrství na Purdue University.

“Když aplikujeme rotující vnější magnetické pole na tyto roboty, rotují stejně jako auto, které projíždí drsný terén,” řekl Cappelleri. “Magnetické pole také bezpečně proniká různými typy médií, což je důležité pro použití těchto robotů v lidském těle.”

Střevo bylo vybráno kvůli snadnému vstupnímu bodu, stejně jako kvůli jeho obtížnému prostředí.

Luis Solorio je asistent profesora na Weldon School of Biomedical Engineering na Purdue University.

“Pohyb robota kolem střev je jako použití chodícího pásu na letišti, abyste se dostali k terminálu rychleji. Nejenže se pohybuje podlaha, ale také lidé kolem vás,” řekl Solorio.

“Ve střevě máte všechny tyto tekutiny a materiály, které následují stejnou cestu, ale robot se pohybuje v opačném směru. To není snadná cesta.”

Obtížné prostředí činí schopnost robota fungovat uvnitř něj ještě více působivou.

https://www.youtube.com/watch?v=9OsYpJFWnN8&feature=youtu.be

Experimenty

Experimenty in vivo se konaly ve střevě živých myší, které byly podrobeny anestezii. Mikrorobot byl nejprve umístěn do roztoku soli, než byl vložen do myší, a ultrazvuková zařízení pomáhala pozorovat jeho pohyby v reálném čase.

Výzkumníci také zjistili, že mikroroboti mohou fungovat úspěšně u prasat, kvůli podobnostem mezi střevy zvířat a lidí.

Craig Goergen je asociční profesor biomedicínského inženýrství na Purdue University.

Mikrorobot byl pokryt fluorescenčním falešným lékem a byl schopen úspěšně dopravovat lék po roztoku, zatímco se převracel.

“Byli jsme schopni získat pěkné, kontrolované uvolnění lékového nákladu. To znamená, že bychom mohli potenciálně řídit mikrorobot na místo v těle, nechat ho tam a poté umožnit léku pomalu vystoupit. A protože mikrorobot má polymerový povlak, lék by nepadal, než by dosáhl cílového místa,” řekl Solorio.

Mikroroboti jsou vyrobeny z polymeru a kovu, které jsou netoxické a biologicky odbouratelné.

“Z diagnostického hlediska by tyto mikroroboti mohli zabránit potřebě minimálně invazivních kolonoskopií tím, že pomohou shromáždit tkáň. Nebo by mohli dopravovat náklady bez nutnosti přípravné práce, která je potřebná pro tradiční kolonoskopie,” řekl Goergen.