Pienet mikrorobotit voivat kulkea ihmiskehon läpi kaatumalla

Purduen yliopiston insinöörit ovat kehittäneet pienen suorakaiteen muotoisen robotin, joka pystyy toimimaan ihmiskehossa. Uusi teknologia, jota esiteltiin elävissä eläinmalleissa, tuo meidät lähemmäksi robottien voiman hyödyntämistä monissa läpimurtosovelluksissa, erityisesti terveydenhuollossa. 

Uusi tutkimus julkaistiin vuonna Luonto-koneiden tiedustelu. 

Robotti, joka liikkui paksusuolen läpi tekemällä takaperin, on huumeiden kuljetusväline. Elinten, kuten paksusuolen, katsotaan olevan epätasainen maasto, mikä osittain selittää tekniikan takaperin. Se on ensimmäinen osoitus pyörryttävästä mikrorobotista in vivo.  

Yksi pienen robotin käytön suurimmista eduista huumeiden toimittamiseen on se, että se voi osua tarkalleen kohdepaikkaan. Tekemällä tämän robotti voisi ohittaa muut elimet, joiden kanssa lääkkeet voivat olla vuorovaikutuksessa aiheuttaen sivuvaikutuksia, kuten hiustenlähtöä ja vatsan verenvuotoa. 

Mikrorobotti saa virtansa ja sitä ohjataan langattomasti ulkopuolella olevan magneettikentän avulla. 

David Cappelleri on Purduen konetekniikan apulaisprofessori. 

"Kun käytämme pyörivää ulkoista magneettikenttää näihin robotteihin, ne pyörivät aivan kuten auton rengas kulkisi epätasaisessa maastossa", Cappelleri sanoi. "Magneettinen kenttä tunkeutuu myös turvallisesti erilaisiin väliaineisiin, mikä on tärkeää näiden robottien käytölle ihmiskehossa."

Kaksoispiste valittiin sen helpon sisääntulokohdan sekä vaikean ympäristön vuoksi. 

Luis Solorio on apulaisprofessori Purduen Weldon School of Biomedical Engineeringissä.

”Robotin liikuttaminen paksusuolen ympäri on kuin käyttäisit kävelevää lentoasemalla päästäksesi terminaaliin nopeammin. Ei vain lattia liikku, vaan myös ihmiset ympärilläsi”, Solorio sanoi.

"Koulussa on kaikki nämä nesteet ja materiaalit, jotka seuraavat polkua, mutta robotti liikkuu vastakkaiseen suuntaan. Se ei vain ole helppo matka."

Vaikea ympäristö tekee robotin kyvystä toimia siinä entistä vaikuttavampaa

Kokeilut

In vivo -kokeet suoritettiin elävien hiirten paksusuoleissa, jotka pantiin nukutukseen. Mikrorobotti laitettiin ensin suolaliuokseen ennen kuin se laitettiin hiiriin, ja ultraäänilaitteet auttoivat tarkkailemaan sen liikkeitä reaaliajassa. 

Tutkijat päättelivät myös, että mikrorobotit pystyivät toimimaan menestyksekkäästi sioissa, koska eläimen ja ihmisen suoliston välillä on yhtäläisyyksiä. 

Craig Goergen on Purduen Leslie A. Geddesin biolääketieteen tekniikan apulaisprofessori. 

Mikrorobotti oli peitetty fluoresoivalla valelääkkeellä, ja se pystyi onnistuneesti kuljettamaan lääkettä läpi liuoksen rummuttaessa. 

"Saimme hyvän, kontrolloidun lääkkeen hyötykuorman vapauttamisen. Tämä tarkoittaa, että voisimme mahdollisesti ohjata mikrorobotin kehossa olevaan paikkaan, jättää sen sinne ja antaa sitten lääkkeen tulla hitaasti ulos. Ja koska mikrorobotissa on polymeeripinnoite, lääke ei putoaisi ennen kuin se olisi saavuttanut kohdepaikan, Solorio sanoi.

- mikrorobotit on valmistettu polymeeristä ja metallista, jotka ovat myrkyttomia ja biohajoavia. 

"Diagnostisesta näkökulmasta nämä mikrorobotit saattavat estää minimaalisesti invasiivisten kolonoskopioiden tarpeen auttamalla keräämään kudosta. Tai he voisivat toimittaa hyötykuormia ilman, että heidän tarvitsee tehdä perinteisiin kolonoskopioihin tarvittavaa valmistelutyötä", Goergen sanoi.