Małe mikroroboty mogą podróżować przez ludzkie ciało, wykonując salta

Inżynierowie z Purdue University opracowali małego, prostokątnego robota, który może działać wewnątrz ludzkiego ciała. Nowa technologia, która została zademonstrowana na żywych modelach zwierzęcych, przybliża nas do wykorzystania mocy robotów w wielu przełomowych aplikacjach, szczególnie w opiece zdrowotnej.

Nowe badanie zostało opublikowane w Nature Machine Intelligence.

Robot, który poruszał się przez jelito grubego, wykonując salta, jest narzędziem do transportu leków. Organy takie jak jelito grube są uważane za trudne tereny, co częściowo tłumaczy aspekt salutowania tej technologii. Jest to pierwsza demonstracja mikrorobota wykonującego salta in vivo.

Jednym z głównych korzyści stosowania małego robota do dostarczania leków jest to, że może on trafić w dokładne miejsce. Dzięki temu robot mógłby ominąć inne organy, z którymi leki mogą wchodzić w interakcje, powodując skutki uboczne, takie jak wypadanie włosów i krwawienie z żołądka.

Mikrorobot jest zasilany i sterowany bezprzewodowo przez pole magnetyczne na zewnątrz.

David Cappelleri jest associate profesorem mechaniki na Purdue.

“Kiedy stosujemy zewnętrzne pole magnetyczne do tych robotów, obracają się one jak opona samochodowa na trudnym terenie”, powiedział Cappelleri. “Pole magnetyczne również bezpiecznie przenika przez różne rodzaje mediów, co jest ważne dla stosowania tych robotów w ludzkim ciele”.

Jelito grube zostało wybrane ze względu na łatwy punkt wejścia, a także trudne środowisko.

Luis Solorio jest asystentem profesora w Szkole Inżynierii Biomedycznej Weldon na Purdue.

“Poruszanie się robota po jelicie grubym jest jak używanie pasażerskiego przenośnika na lotnisku, aby dostać się do terminalu szybciej. Nie tylko podłoga się porusza, ale także ludzie wokół ciebie”, powiedział Solorio.

“W jelicie grubym masz wszystkie te płyny i materiały, które podążają wzdłuż ścieżki, ale robot porusza się w przeciwnym kierunku. To po prostu nie jest łatwa podróż”.

Trudne środowisko sprawia, że zdolność robota do działania w nim jest jeszcze bardziej imponująca.

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

Eksperymenty

Eksperymenty in vivo przeprowadzono na jelicie grubym żywych myszy, które zostały poddane znieczuleniu. Mikrorobot został najpierw umieszczony w roztworze soli, a następnie wstrzyknięty do myszy, a sprzęt ultradźwiękowy pomagał obserwować jego ruchy w czasie rzeczywistym.

Badacze ustalili również, że mikroroboty mogą działać skutecznie u świń, ze względu na podobieństwa między jelitami zwierzęcia a ludzkimi.

Craig Goergen jest profesorem inżynierii biomedycznej na Purdue.

Mikrorobot został pokryty fluorescencyjnym lekiem, a był w stanie pomyślnie przenieść lek przez roztwór, wykonując salta.

“Udało nam się uzyskać kontrolowany wydzielanie ładunku leku. Oznacza to, że możemy potencjalnie skierować mikrorobota do określonej lokalizacji w ciele, pozostawić go tam i pozwolić, aby lek powoli się uwolnił. A ponieważ mikrorobot ma powłokę polimerową, lek nie spadnie, zanim dotrze do celu”, powiedział Solorio.

Mikroroboty są wykonane z polimeru i metalu, które są nietoksyczne i biodegradowalne.

“Z diagnostycznego punktu widzenia, te mikroroboty mogą zapobiec potrzebie minimalnie inwazyjnych kolonoskopii, pomagając w zbieraniu tkanek. Lub mogą dostarczać ładunki bez konieczności wykonywania przygotowań, które są potrzebne do tradycyjnych kolonoskopii”, powiedział Goergen.