Drobní mikroroboti mohou cestovat lidským tělem pádem

Inženýři z Purdue University vyvinuli malého obdélníkového robota, který je schopen fungovat v lidském těle. Nová technologie, která byla demonstrována na živých zvířecích modelech, nás přibližuje k využití síly robotů pro mnoho průlomových aplikací, zejména ve zdravotnictví. 

Nová studie byla zveřejněna v Nature Machine Intelligence. 

Robot, který se pohyboval přes tlusté střevo děláním backflipů, je nástroj pro transport drog. Orgány jako tlusté střevo jsou považovány za drsný terén, což částečně vysvětluje aspekt technologie backflip. Jde o první ukázku omílajícího mikrorobota in vivo.  

Jednou z hlavních výhod použití malého robota k doručování léků je to, že může zasáhnout přesné cílové místo. Tímto způsobem by robot mohl obejít jiné orgány, se kterými by léky mohly interagovat, což by způsobilo vedlejší účinky, jako je vypadávání vlasů a krvácení do žaludku. 

Mikrorobot je napájen a bezdrátově ovládán magnetickým polem na vnější straně. 

David Cappelleri je Purdue docentem strojního inženýrství. 

"Když na tyto roboty aplikujeme rotující vnější magnetické pole, otáčejí se stejně jako pneumatika auta, která by jela po nerovném terénu," řekl Cappelleri. "Magnetické pole také bezpečně proniká různými typy médií, což je důležité pro použití těchto robotů v lidském těle."

Tlusté střevo bylo vybráno kvůli jeho snadnému vstupu a také kvůli jeho obtížnému prostředí. 

Luis Solorio je odborným asistentem na Purdue's Weldon School of Biomedical Engineering.

„Pohyb robota kolem tlustého střeva je jako používat lidi-chodítko na letišti, abyste se rychleji dostali k terminálu. Pohybuje se nejen podlaha, ale i lidé kolem vás,“ řekl Solorio.

"V tlustém střevě máte všechny tyto tekutiny a materiály, které následují podél cesty, ale robot se pohybuje opačným směrem." Není to snadná cesta."

Díky tvrdému prostředí je schopnost robota v něm pracovat ještě působivější

Experimenty

Experimenty in vivo probíhaly v tlustém střevě živých myší, které byly uvedeny do anestezie. Mikrorobot byl nejprve vložen do fyziologického roztoku, než byl vložen do myší, a ultrazvukové zařízení pomáhalo pozorovat jeho pohyby v reálném čase. 

Vědci také zjistili, že mikroroboti by mohli úspěšně fungovat u prasat kvůli podobnosti mezi střevy zvířete a lidmi. 

Craig Goergen je docentem biomedicínského inženýrství Leslie A. Geddes Purdue. 

Mikrorobot byl pokryt fluorescenčním falešným lékem a byl schopen úspěšně nést lék skrz roztok při převalování. 

„Podařilo se nám získat pěkné, kontrolované uvolnění užitečného nákladu drogy. To znamená, že bychom mohli potenciálně nasměrovat mikrorobota na místo v těle, nechat ho tam a pak nechat lék pomalu vyjít ven. A protože mikrorobot má polymerový povlak, lék nespadne, dokud nedosáhne cílového místa,“ řekl Solorio.

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

„Z diagnostického hlediska mohou tito mikroroboti zabránit potřebě minimálně invazivních kolonoskopií tím, že pomohou shromáždit tkáň. Nebo by mohli dodávat užitečné zatížení, aniž by museli dělat přípravné práce, které jsou potřebné pro tradiční kolonoskopie,“ řekl Goergen.