Minibotter kan bevæge sig gennem det menneskelige legeme ved at tumle

Ingeniører fra Purdue University har udviklet en lille rektangulær robot, der kan fungere inden for det menneskelige legeme. Den nye teknologi, der blev demonstreret i levende dyremodeller, bringer os tættere på at udnytte robotternes kraft til mange gennembrudsapplikationer, især inden for sundhedssektoren.

Den nye studie blev offentliggjort i Nature Machine Intelligence.

Robotten, der bevægede sig gennem tyktarmen ved at lave baglæns saltomortaler, er et redskab til transport af lægemidler. Organer som tyktarmen anses for at være ru terræn, delvist fordi baglæns saltomortalerne er en del af teknologien. Det er den første demonstration af en tumlende mikrorobot in vivo.

En af de største fordele ved at bruge en lille robot til at levere lægemidler er, at den kan ramme det præcise målsted. Ved at gøre dette kan robotten omgå andre organer, som lægemidlerne kunne interagere med og forårsage bivirkninger som hårtab og mavesår.

Mikrorobotten er drevet og trådløst styret af et magnetfelt på udenfor.

David Cappelleri er en associeret professor i mekanisk ingeniørvidenskab ved Purdue.

“Når vi anvender et roterende eksternt magnetfelt på disse robotter, roterer de ligesom et bilhjul ville over ru terræn,” sagde Cappelleri. “Magnetfeltet penetrerer også sikkert forskellige typer medier, hvilket er vigtigt for at bruge disse robotter i det menneskelige legeme.”

Tyktarmen blev valgt på grund af dens lette adgangspunkt samt dens svære miljø.

Luis Solorio er en assistentprofessor på Purdues Weldon School of Biomedical Engineering.

“At flytte en robot rundt i tyktarmen er ligesom at bruge en menneske-gangtunnel på en lufthavn for at komme til en terminal hurtigere. Ikke kun er gulvet i bevægelse, men også menneskene omkring dig,” sagde Solorio.

“I tyktarmen har du alle disse væsker og materialer, der følger langs vejbanen, men robotten bevæger sig i den modsatte retning. Det er ikke en let rejse.”

Det hårde miljø gør robotternes evne til at fungere inden for det endnu mere imponerende

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

Eksperimenter

Eksperimenterne in vivo fandt sted i tyktarmen på levende mus, der var bedøvet. En mikrorobot blev først sat i en saltvandsløsning, før den blev indsat i musene, og ultralydsudstyr hjalp med at observere dens bevægelser i realtid.

Forskerne fandt også ud af, at mikrorobotten kunne fungere succesfuldt i svin, på grund af lighederne mellem dyrenes og menneskets tarm.

Craig Goergen er Purdues Leslie A. Geddes Associate Professor of Biomedical Engineering.

Mikrorobotten var dækket af et fluorescerende mock-lægemiddel, og den kunne succesfuldt transportere lægemiddlet gennem løsningen, mens den tumlede.

“Vi kunne få en fin, kontrolleret frigivelse af lægemiddellasten. Dette betyder, at vi potentielt kunne styre mikrorobotten til en bestemt lokalitet i kroppen, lade den blive der og derefter tillade lægemiddlet at langsomt komme ud. Og fordi mikrorobotten har en polymersk overflade, ville lægemiddlet ikke falde af, før det nåede målstedet,” sagde Solorio.

Mikrorobotten er lavet af polymer og metal, der er non-toxisk og biologisk nedbrydelig.

“Fra en diagnostisk synsvinkel kan disse mikrorobots muligvis forhindre behovet for minimalt invasiv koloskopi ved at hjælpe med at indsamle væv. Eller de kunne levere last uden at skulle gøre forberedelsesarbejdet, der er nødvendigt for traditionelle koloskoper,” sagde Goergen.