Miniatyrmicroroboter kan reise gjennom menneskekroppen ved å rulle

Ingeniører ved Purdue University har utviklet en liten rektangulær robot som kan operere innenfor menneskekroppen. Den nye teknologien, som ble demonstrert i levende dyremodeller, bringer oss nærmere å utnytte kraften av roboter for mange banebrytende anvendelser, spesielt i helsevesenet.

Den nye studien ble publisert i Nature Machine Intelligence.

Robotten, som beveger seg gjennom tykktarmen ved å gjøre baklengs saltomortaler, er et redskap for transport av legemidler. Organer som tykktarmen regnes som ru terreng, delvis fordi baklengssaltomortalen er en del av teknologien. Dette er den første demonstrasjonen av en rullende mikrorobot in vivo.

En av de største fordelene med å bruke en liten robot til å levere legemidler er at den kan treffe det eksakte målet. Ved å gjøre dette kan robotten unngå andre organer som legemidlene kan interagere med, og forårsake bivirkninger som hårtap og mageblødning.

Mikrorobotten er drevet og trådløst kontrollert av et magnetfelt på utsiden.

David Cappelleri er en associate professor i mekanisk ingeniørvitenskap ved Purdue.

“Når vi applies et roterende eksternt magnetfelt til disse robotene, roterer de bare som et bilhjul ville over ru terreng,” sa Cappelleri. “Magnetfeltet penetrerer også trygt gjennom forskjellige typer medier, som er viktig for å bruke disse robotene i menneskekroppen.”

Tykktarmen ble valgt på grunn av sin enkle inngangspunkt, samt dens vanskelige miljø.

Luis Solorio er en assistant professor ved Purdue’s Weldon School of Biomedical Engineering.

“Å flytte en robot rundt i tykktarmen er som å bruke en people-walker på en flyplass for å komme til en terminal raskere. Ikke bare beveger gulvet seg, men også folk rundt deg,” sa Solorio.

“I tykktarmen har du alle disse fluidene og materialene som følger langs banen, men robotten beveger seg i motsatt retning. Det er bare ikke en enkel reise.”

Det vanskelige miljøet gjør robotens evne til å operere innenfor det enda mer imponerende

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

Eksperimenter

Eksperimentene in vivo ble utført i tykktarmen på levende mus, som ble lagt under anestesi. En mikrorobot ble først plassert i en saltløsning før den ble innført i musene, og ultralydundvigelse hjalp med å observere bevegelsene i sanntid.

Forskerne bestemte også at mikrorobotene kunne operere suksessfullt i griser, på grunn av likhetene mellom tarmene til dyret og mennesker.

Craig Goergen er Purdue’s Leslie A. Geddes Associate Professor of Biomedical Engineering.

Mikrorobotten var dekket med en fluorescerende mock-legemiddel, og den var i stand til å suksessfullt frakte legemidlet gjennom løsningen mens den rullet.

“Vi var i stand til å få en fin, kontrollert frigjøring av legemiddelpakken. Dette betyr at vi potensielt kunne styre mikrorobotten til en lokasjon i kroppen, la den være der, og så tillate legemidlet å sakte komme ut. Og fordi mikrorobotten har en polymerbelægning, ville legemidlet ikke falle av før det nådde målet,” sa Solorio.

Mikrorobotene er laget av polymer og metall, som er ikke- giftige og biologisk nedbrytbare.

“Fra en diagnostisk synsvinkel kan disse mikrorobotene potensielt forhindre behovet for minimalt invasiv koloskopi ved å hjelpe med å samle vev. Eller de kunne levere pakker uten å måtte gjøre forberedelsesarbeidet som er nødvendig for tradisjonell koloskopi,” sa Goergen.