Маленькие микророботы могут путешествовать через человеческое тело, переворачиваясь

Инженеры из Университета Пердью разработали небольшого прямоугольного робота, способного работать внутри человеческого тела. Новая технология, продемонстрированная на живых моделях животных, приближает нас к использованию роботов для многих прорывных применений, особенно в области здравоохранения.

Новое исследование было опубликовано в Nature Machine Intelligence.

Робот, который двигался через толстую кишку, делая сальто назад, является инструментом для транспортировки лекарств. Органы, такие как толстая кишка, считаются сложной местностью, частично объясняя аспект сальто в технологии. Это первая демонстрация переворачивающегося микроробота в vivo.

Одним из основных преимуществ использования небольшого робота для доставки лекарств является то, что он может точно попасть в цель. Делая это, робот может обойти другие органы, с которыми лекарства могут взаимодействовать, вызывая побочные эффекты, такие как выпадение волос и кровотечение из желудка.

Микроробот питается и управляется беспроводным образом с помощью магнитного поля снаружи.

Дэвид Каппеллери – ассоциированный профессор механической инженерии в Университете Пердью.

«Когда мы применяем вращающееся внешнее магнитное поле к этим роботам, они вращаются, как автомобильная шина на неровной местности», – сказал Каппеллери. «Магнитное поле также безопасно проникает через различные среды, что важно для использования этих роботов в человеческом теле».

Толстая кишка была выбрана из-за легкого доступа, а также сложной среды.

Луис Солорио – ассистент профессора в Школе биомедицинской инженерии Уэлдона.

«Перемещение робота по толстой кишке – это как использование движущейся дорожки в аэропорту, чтобы добраться до терминала быстрее. Не только пол движется, но и люди вокруг вас», – сказал Солорио.

«В толстой кишке есть все эти жидкости и материалы, которые следуют по пути, но робот движется в противоположном направлении. Это просто не легкое путешествие».

Сложная среда делает способность робота работать внутри нее еще более впечатляющей.

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

Эксперименты

Эксперименты in vivo проводились в толстой кишке живых мышей, которые были подвергнуты анестезии. Микроробот сначала был помещен в солевой раствор, а затем вставлен в мышей, и ультразвуковое оборудование помогало наблюдать за его движениями в реальном времени.

Исследователи также определили, что микророботы могут работать успешно в свиньях, благодаря сходству между кишечником животных и человека.

Крейг Гёрген – ассоциированный профессор биомедицинской инженерии в Университете Пердью.

Микроробот был покрыт флуоресцентным имитатором лекарства и смог успешно перенести лекарство через раствор, переворачиваясь.

«Мы смогли получить контролируемое высвобождение лекарства. Это означает, что мы потенциально можем направить микроробот в место в теле, оставить его там и затем позволить лекарству медленно высвободиться. И поскольку микроробот имеет полимерное покрытие, лекарство не упадет до того, как достигнет цели», – сказал Солорио.

Микророботы изготовлены из полимера и металла, которые являются нетоксичными и биоразлагаемыми.

«С диагностической точки зрения, эти микророботы могут предотвратить необходимость минимально инвазивных колоноскопий, помогая собирать ткань. Или они могут доставлять груз без необходимости подготовительных работ, необходимых для традиционных колоноскопий», – сказал Гёрген.