Un minirobot dezvoltat de Stanford înoată în corpul tău și oferă medicamente în locurile care au nevoie

Micuții roboți ar putea aduce îngrijirea sănătății prin livrarea de medicamente foarte precisă. Probabil că știți deja că medicamentele nu sunt adesea concepute pentru a viza anumite zone dureroase dacă ați luat vreodată aceeași tabletă rotundă pentru a încerca să vindecați totul, de la dureri de cap la crampe de stomac. În timp ce multe boli au fost tratate cu medicamente fără prescripție medicală de mulți ani, cercetătorii biomedicali au început abia în ultimul timp să caute metode pentru a trata mai eficient probleme medicale mai complexe, cum ar fi cancerul sau bolile cardiovasculare, folosind administrarea țintită a medicamentelor. Millirobot este o dezvoltare potențială în acest domeniu în dezvoltare al biomedicinei. Cu capacitatea lor de a se târâi, de a se învârti și de a înota în locații strâmte în misiunea lor de a explora funcțiile interioare sau de a distribui medicamente, acești roboți de mărimea unui deget sunt pregătiți să devină viitorii salvatori de vieți în medicină. Renee Zhao, un inginer mecanic care conduce cercetarea în acest domeniu la Universitatea Stanford, dezvoltă simultan o serie de modele de miliroboți, inclusiv un robot magnetic târât, care a fost văzut recent îndreptându-se printr-un stomac pe coperta Science Advances. Roboții ei pot auto-selecta diverse stări ale locomotivei și pot traversa obstacolele din interiorul corpului, deoarece sunt alimentați de câmpuri magnetice, care permit o mișcare continuă și pot fi aplicați instantaneu pentru a produce cuplu. Echipa lui Zhao a descoperit o modalitate de a propulsa un robot peste corp la distanțe de zece ori lungimea lui într-un singur salt, pur și simplu schimbând direcția și puterea câmpului magnetic.

Sursa foto: Zhao Lab

Un aspect cheie al cercetării ei, acționarea magnetică oferă, de asemenea, control nelegat pentru operarea non-invazivă și separă unitatea de control de dispozitiv pentru a permite miniaturizarea. Zhao a spus că cel mai recent robot al lor, publicat recent în revista Nature Communications, este „cel mai robust și mai multifuncțional robot nelegat pe care l-am dezvoltat vreodată”. Acest nou „millirobot origami amfibie fără fir activat pentru rotire” este la fel de multifuncțional precum sugerează numele său. Este o unitate unică concepută elegant, care este capabilă să călătorească rapid peste suprafețele neuniforme ale unui organ și să înoate prin fluidele corpului, propulsându-se fără fir în timp ce transportă medicamente lichide. Spre deosebire de pastilele înghițite sau de lichidele injectate, acest robot reține medicamentele până când „atinge ținta și apoi eliberează un medicament de mare concentrație”, a spus Zhao, care este profesor asistent de inginerie mecanică. „Așa este modul în care robotul nostru realizează livrarea țintită a medicamentelor.”

Remodelarea eliberării medicamentelor

Ceea ce este revoluționar la acest robot amfibie, potrivit lui Zhao, este că depășește designul majorității roboților bazați pe origami, care folosesc doar pliabilitatea origami pentru a controla modul în care un robot se transformă și se mișcă. Pe lângă modul în care plierea ar putea permite robotului să efectueze anumite acțiuni – imaginați-vă un pliu acordeon care stoarce medicamentul – echipa lui Zhao a luat în considerare și modul în care dimensiunile formei exacte a fiecărei pliuri au influențat mișcarea rigidă a robotului atunci când nu a fost pliat. Ca rezultat, forma desfășurată a robotului se pretează în mod inerent propulsării prin mediu. Asemenea considerații cu minte largă le-au permis cercetătorilor să folosească mai mult materialele fără a adăuga volum – și în lumea lui Zhao, cu cât este mai multă funcționalitate realizată dintr-o singură structură în designul robotului, cu atât procedura medicală este mai puțin invazivă. Un alt aspect unic al designului robotului este combinarea anumitor caracteristici geometrice. O gaură longitudinală în centrul robotului și fante laterale înclinate în sus lateralele au redus rezistența la apă și au ajutat robotul să înoate mai bine. „Acest design induce o presiune negativă în robot pentru înot rapid și, între timp, asigură aspirarea pentru preluarea și transportul mărfurilor”, a spus Zhao. „Profităm din plin de caracteristicile geometrice ale acestui robot mic și explorăm acea structură unică pentru diferite aplicații și pentru diferite funcții.” Pe baza conversațiilor cu experții din cadrul Departamentului de Medicină din Stanford, Zhao Lab are în vedere cum să îmbunătățească tratamentele și procedurile actuale prin construirea de noi tehnologii. Dacă această activitate merge pe calea lui Zhao, roboții ei nu vor oferi doar o modalitate la îndemână de a elibera medicamente în mod eficient, ci ar putea fi folosiți și pentru a transporta instrumente sau camere în corp, schimbând modul în care medicii examinează pacienții. Echipa lucrează, de asemenea, la utilizarea imaginilor cu ultrasunete pentru a urmări unde merg roboții, eliminând orice nevoie de a tăia organele deschise. Cu cât este mai mic, mai simplu, cu atât mai bine Deși nu vom vedea miliroboți ca cel al lui Zhao în medii reale de îngrijire a sănătății până când nu se cunoaște mai multe despre cele mai bune practici de design optim și imagistică, primul înotător al laboratorului evidențiat în Nature Communications se numără printre roboții lor care se află cel mai departe. În prezent, se află în fazele de testare care urmează înaintea oricărei teste pe animale vii care continuă studiile clinice pe oameni.

Echipa continuă să combine o varietate de materiale și structuri inteligente noi în modele unice care în cele din urmă formează noi dispozitive biomedicale. De asemenea, intenționează să continue să își reducă roboții pentru a continua cercetările biomedicale la microscală. Ca inginer, Zhao se străduiește să dezvolte cele mai simple structuri cu cea mai mare funcționalitate. Robotul ei amfibie exemplifică această misiune, deoarece a inspirat echipa ei să ia în considerare mai pe deplin caracteristicile geometrice care nu sunt încă prioritizate de alți cercetători roboți origami. „Am început să vedem cum funcționează toate acestea în paralel”, a spus Zhao. „Acesta este un punct foarte unic al acestei lucrări și are, de asemenea, o aplicație potențială largă în domeniul biomedical.”

Sursa: scitechdaily.com