De minuscules microrobots peuvent voyager à travers le corps humain en faisant des culbutes

Les ingénieurs de l’Université Purdue ont développé un petit robot rectangulaire capable de fonctionner à l’intérieur du corps humain. La nouvelle technologie, qui a été démontrée sur des modèles d’animaux vivants, nous rapproche de l’exploitation du pouvoir des robots pour de nombreuses applications révolutionnaires, en particulier dans le domaine de la santé.

La nouvelle étude a été publiée dans Nature Machine Intelligence.

Le robot, qui se déplace dans le colon en faisant des culbutes, est un outil de transport de médicaments. Les organes tels que le colon sont considérés comme un terrain difficile, ce qui explique en partie l’aspect de culbute de la technologie. Il s’agit de la première démonstration d’un microrobot qui fait des culbutes in vivo.

L’un des principaux avantages de l’utilisation d’un petit robot pour livrer des médicaments est qu’il peut atteindre exactement le site cible. En faisant cela, le robot pourrait contourner d’autres organes avec lesquels les médicaments pourraient interagir, provoquant des effets secondaires tels que la perte de cheveux et les saignements d’estomac.

Le microrobot est alimenté et contrôlé sans fil par un champ magnétique à l’extérieur.

David Cappelleri est professeur agrégé de génie mécanique à Purdue.

« Lorsque nous appliquons un champ magnétique rotatif externe à ces robots, ils tournent comme une roue de voiture sur un terrain difficile », a déclaré Cappelleri. « Le champ magnétique pénètre également en toute sécurité différents types de milieux, ce qui est important pour utiliser ces robots dans le corps humain. »

Le colon a été choisi en raison de son point d’entrée facile, ainsi que de son environnement difficile.

Luis Solorio est professeur adjoint à l’École de génie biomédical Weldon de Purdue.

« Déplacer un robot dans le colon est comme utiliser un déplaceur de personnes à l’aéroport pour se rendre plus rapidement à une gare », a déclaré Solorio. « Non seulement le sol bouge, mais également les personnes autour de vous. »

« Dans le colon, vous avez tous ces fluides et matériaux qui suivent le chemin, mais le robot se déplace dans la direction opposée. Ce n’est pas un voyage facile. »

L’environnement difficile rend encore plus impressionnante la capacité du robot à fonctionner à l’intérieur.

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

Expériences

Les expériences in vivo ont eu lieu dans les colons de souris vivantes, qui ont été anesthésiées. Un microrobot a été inséré dans une solution saline avant d’être inséré dans les souris, et un équipement d’échographie a aidé à observer ses mouvements en temps réel.

Les chercheurs ont également déterminé que les microrobots pouvaient fonctionner avec succès chez les porcs, en raison des similitudes entre les intestins de l’animal et ceux des humains.

Craig Goergen est professeur agrégé de génie biomédical Leslie A. Geddes à Purdue.

Le microrobot a été recouvert d’un médicament factice fluorescent, et il a pu transporter avec succès le médicament dans la solution tout en faisant des culbutes.

« Nous avons pu obtenir une libération contrôlée du médicament. Cela signifie que nous pourrions potentiellement diriger le microrobot vers un emplacement dans le corps, le laisser là, et puis permettre au médicament de sortir lentement. Et parce que le microrobot a un revêtement polymère, le médicament ne tomberait pas avant d’atteindre l’emplacement cible », a déclaré Solorio.

Les microrobots sont faits de polymère et de métal, qui sont non toxiques et biodégradables.

« D’un point de vue diagnostique, ces microrobots pourraient prévenir la nécessité de colonoscopies minimalement invasives en aidant à collecter des tissus. Ou ils pourraient livrer des charges utiles sans avoir à faire les préparatifs nécessaires pour les colonoscopies traditionnelles », a déclaré Goergen.