Dodano: 22 październik 2020r.

Sterowanie mikroskopijnym robotem wewnątrz ciała. Obiecujące wyniki pierwszych testów

Pierwszy raz w historii naukowcy przetestowali pilotowanie malutkiego robota, który poruszał się wewnątrz okrężnicy - najdłuższej części jelita grubego. Taka innowacja może w przyszłości znaleźć szerokie zastosowanie w diagnostyce i dostarczaniu leków.

Sterowanie mikroskopijnym robotem wewnątrz ciała. Obiecujące wyniki pierwszych testów

 

Naukowcy zastosowali zupełnie nowe podejście. Mały robot wyposażony jest w magnes, dzięki czemu może być sterowany za pomocą pola elektromagnetycznego znajdującego się poza ciałem pacjenta. Choć to dopiero wstępna faza testów to wyniki są bardzo obiecujące.

Badania zostały opublikowane w czasopiśmie "Micromachines".

Pierwsze testy

Badania nad mobilnością malutkiego robota przeprowadzone przez uczonych z Purdue University wykazały, że można nim nawigować po nieprzewidywalnym krajobrazie ciała. Urządzenie przeszło pomyślnie testy w zróżnicowanych warunkach wilgotności, na wielu rodzajach powierzchni i w skomplikowanych układach trójwymiarowych.

- Kiedy przykładamy do tych robotów zewnętrzne pole magnetyczne, obracają się one i przesuwają - mówi inżynier David Cappelleri z Uniwersytetu Purdue. - Pole magnetyczne w sposób bezpieczny przenika przez ciało, co jest ważne dla używania podobnych rozwiązań u ludzi – dodaje badacz.

Nawigacja po jelicie grubym

Mikroskopijne roboty nie posiadają baterii. Ich układy są zasilane tym samym polem magnetycznym, które kontroluje urządzenie. Dzięki wykorzystaniu ultrasonografii zespół badaczy udowodnił, że robot może poruszać się w różnych kierunkach w jelitach.

Do testów wykorzystano myszy, które znajdowały się pod narkozą. Roboty były wprowadzane w ciało zwierząt poprzez jelito grube. Była to świadoma decyzja badaczy, którzy chcieli mieć pewność, że ich urządzenie nie zostanie zatrzymane przez trawione resztki pokarmu.

Jak porusza się mikroskopijny robot można zobaczyć na krótkim filmie:

- Poruszanie się robotem po okrężnicy jest jak korzystanie z wózka bagażowego na lotnisku. Dzięki niemu możemy szybciej dostać się do terminalu – przekonuje mówi inżynier Luis Solorio z Uniwersytetu Purdue. – Poruszasz się nie tylko ty, ale także ludzie wokół ciebie. W okrężnicy znajdują się różne płyny i materiały organiczne, które robot musi ominąć. To nie jest łatwa podróż – dodaje.

Mały robot, wielkie wyzwania

Przed małym robotem stanęło wielkie wyzwanie, z którym sobie poradził. Naukowcy nie zarejestrowali negatywnego wpływu trawionego pokarmu na działanie urządzenia. Po wykonaniu swojej pracy robot zniknął z organizmu w naturalny sposób, poprzez wypróżnienie.

Badacze testowali również zdolność robota do dostarczania różnych substancji do organizmu. W tym celu zamontowano na nim fiolkę z solą fizjologiczną oraz farbą fluorescencyjną. Mikrorobot uwalniał stopniowo dawki płynu, które przedostawały się do organizmu. Naukowcy mają nadzieję, że niedługo zamiast soli fizjologicznej będzie można w ten sposób podawać leki.

Naukowcy przyznają, że musi minąć jeszcze dużo czasu, zanim ich mały robot wejdzie do powszechnego użytku. Przed nimi badania na ludziach, podczas których planują wysłać do okrężnicy kilka robotów na raz.

- Z diagnostycznego punktu widzenia, te roboty w przyszłości mogą zastąpić wykonywaną współcześnie kolonoskopię. Będą mogły też pobierać tkanki - mówi inżynier Craig Goergen z Uniwersytetu Purdue. – Zanim to nastąpi roboty mogą pomóc w zbieraniu niezbędnych danych przed wykonaniem zabiegu kolonoskopii – dodaje.

 

Źródło: Purdue University, fot. Purdue University/Georges Adam