Мініатюрні мікророботи можуть рухатися через людське тіло, перевертаючись

Інженери університету Пердью розробили мініатюрного прямокутного робота, який здатний працювати всередині людського тіла. Нова технологія, яку продемонстрували на живих моделях тварин, наближає нас до використання потенціалу роботів для багатьох революційних застосувань, особливо в галузі охорони здоров’я.

Нове дослідження було опубліковане в Nature Machine Intelligence.

Робот, який рухався через товсту кишку, виконуючи сальто назад, є інструментом для транспортування ліків. Органи, такі як товста кишка, вважаються складним тереном, частково пояснюючи аспект сальто цієї технології. Це перша демонстрація мікроробота, який перевертається в живому організмі.

Одним з основних переваг використання мініатюрного робота для доставки ліків є те, що він може вразити точно в ціль. Робот може обійти інші органи, з якими ліки могли б взаємодіяти, викликаючи побічні ефекти, такі як випадання волосся та кровотечі в шлунку.

Мікроробот працює від магнітного поля ззовні та керується бездротовим способом.

Девід Каппелері – асоційований професор механічної інженерії університету Пердью.

“Коли ми застосовуємо обертове зовнішнє магнітне поле до цих роботів, вони обертаються, як шина автомобіля на складному терені”, – сказав Каппелері. “Магнітне поле також безпечно проникає через різні типи середовищ, що важливо для використання цих роботів у людському тілі”.

Товста кишка була вибрана через легкий пункт входу, а також складну середовище.

Луїс Солоріо – асистент професора школи біомедичної інженерії університету Пердью.

“Переміщення робота через товсту кишку – це як використання людського конвеєра в аеропорту, щоб швидше дістатися до терміналу. Не тільки рухається підлога, але й люди навколо вас”, – сказав Солоріо.

“У товстій кишці є всі ці рідини та матеріали, які слідують за шляхом, але робот рухається в протилежному напрямку. Це просто не легка подорож”.

Складна середовище робить здатність робота працювати всередині неї ще більш вражаючою.

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

Експерименти

Експерименти в живому організмі проводилися на товстій кишці живих мишей, яких піддавали анестезії. Мікроробот спочатку поміщався у фізіологічний розчин, а потім вводився в мишей, і ультразвукова апаратура допомогала спостерігати за його рухами в реальному часі.

Дослідники також встановили, що мікророботи можуть успішно працювати у свиней, через схожість між кишками тварин і людьми.

Крейг Ґорґен – професор біомедичної інженерії університету Пердью.

Мікроробот був покритий флуоресцентним імітатором ліків і зміг успішно транспортувати ліки через розчин під час перевертання.

“Ми змогли отримати контрольований випуск лікарської речовини. Це означає, що ми потенційно могли б спрямувати мікроробота до місця в тілі, залишити його там і потім дозволити лікарській речовині повільно вивільнятися. І через те, що мікроробот має полімерне покриття, лікарська речовина не впаде до досягнення цільового місця”, – сказав Солоріо.

Мікророботи виготовлені з полімеру та металу, які є нетоксичними та біорозкладними.

“З діагностичної точки зору, ці мікророботи можуть запобігти необхідності мінімально інвазивних колоноскопій, допомагаючи зібрати тканину. Або вони можуть доставляти лікарські речовини без потреби у підготовчих роботах, необхідних для традиційних колоноскопій”, – сказав Ґорґен.