Tim inženjera na Sveučilištu Colorado Boulder osmislio je novu klasu malih, samopokretnih robota koji se mogu brzo kretati kroz tekućine – i jednog dana čak dostavljati receptne lijekove na teško dostupna mjesta unutar ljudskog tijela.
Znanstvenici opisuju ove male zdravstvene pomagače u radu objavljenom prošlog mjeseca u časopisu Small.
“Zamislite da mikroroboti mogu obavljati određene zadatke u tijelu, poput neinvazivnih kirurških zahvata”, rekao je Jin Lee, vodeći autor studije i poslijedoktorski istraživač na Odjelu za kemijsko i biološko inženjerstvo. “Umjesto da izrežemo pacijenta, jednostavno možemo unijeti robote u tijelo putem tablete ili injekcije, i oni bi sami obavili postupak.”
Lee i njegovi kolege još nisu postigli taj cilj, ali nova istraživanja predstavljaju veliki korak naprijed za male robote.
Mikroroboti ovog tima su zaista mali. Svaki od njih ima samo 20 mikrometara širine, nekoliko puta manje od širine ljudske vlasi. Također su iznimno brzi, sposobni putovati brzinom od otprilike 3 milimetra u sekundi, što je otprilike 9.000 puta njihove vlastite duljine u minuti. To je mnogo puta brže u relativnim pojmovima u usporedbi s gepardom.
Također imaju puno potencijala. U novom istraživanju, tim je koristio flote ovih strojeva za transport doza deksametazona, uobičajenog steroidnog lijeka, u mjehure laboratorijskih miševa. Rezultati sugeriraju da bi mikroroboti mogli biti korisno sredstvo za liječenje bolesti mokraćnog mjehura i drugih bolesti kod ljudi.
“Mikroskopski roboti izazvali su puno uzbuđenja u znanstvenim krugovima, ali ono što ih čini zanimljivima za nas je da ih možemo dizajnirati da obavljaju korisne zadatke u tijelu”, rekao je C. Wyatt Shields, suautor novog istraživanja i pomoćni profesor kemijskog i biološkog inženjerstva.
Fantastično putovanje
Ako zvuči kao nešto iz znanstvene fantastike, to je zato što i jest. U klasičnom filmu Fantastično putovanje, skupina avanturista putuje u tijelo čovjeka u komi pomoću smanjenih podmornica.
“Taj je film objavljen 1966. Danas živimo u dobu mikro i nanometarskih robota”, rekao je Lee.
On zamislja da bi, baš kao u filmu, mikroroboti mogli kružiti kroz krvotok osobe, tražeći ciljana područja za liječenje raznih bolesti.
Tim izrađuje svoje mikrorobote od materijala nazvanih biokompatibilni polimeri koristeći tehnologiju sličnu 3D ispisu. Strojevi izgledaju poput malih raketa i imaju tri mala peraja. Također imaju nešto posebno: svaki od robota nosi malu zračnu mjehuriću, slično kao kada uronite čašu naopako u vodu. Ako izložite strojeve akustičnom polju, poput onog koji se koristi u ultrazvuku, mjehurići će početi jako vibrirati, gurajući vodu i gurajući robote naprijed.
Drugi suautori novog istraživanja sa Sveučilišta Colorado Boulder uključuju Nicka Bottenusa, pomoćnog profesora strojarstva; Ankura Guptu, pomoćnog profesora kemijskog i biološkog inženjerstva; te doktorande inženjeringa Ritu Raja, Coopera Thomea, Nicole Day i Paytona Martineza.
Da bi testirali svoje mikrorobote, istraživači su se usredotočili na uobičajeni problem kod ljudi: bolest mokraćnog mjehura.
Donošenje olakšanja
Interstitialni cistitis, poznat i kao bolni sindrom mjehura, pogađa veliku populaciju ljudii, kao što njegovo ime sugerira, može uzrokovati teške bolove u zdjelici. Liječenje bolesti može biti jednako neugodno. Često pacijenti moraju dolaziti često u bolnicu kroz više tjedana na ubrizgavanje lijekova u mjehur putem katetera.
Lee vjeruje da bi mikroroboti mogli pružiti neko olakšanje.
U laboratorijskim eksperimentima, istraživači su izradili skupine mikrorobota koji su sadržavali visoke koncentracije deksametazona. Zatim su ubacili tisuće tih robota u mjehure laboratorijskih miševa. Rezultat je bio pravo Fantastično putovanje: mikroroboti su se raspršili po organima prije nego što su se zalijepili na stijenke mjehura, što bi ih vjerojatno učinilo teško izlučivima putem urina.
Kada su tamo, strojevi su polako otpuštali deksametazon tijekom otprilike dva dana. Takav stalni protok lijeka mogao bi omogućiti pacijentima primanje više lijekova tijekom dužeg vremenskog razdoblja, rekao je Lee, poboljšavajući rezultate za pacijente.
Dodao je da tim ima još puno posla prije nego što mikroroboti mogu putovati kroz stvarna ljudska tijela. Za početak, grupa želi napraviti strojeve potpuno biorazgradivima kako bi se s vremenom rastopili u tijelu.
“Ako možemo uspjeti s ovim česticama u mjehuru”, rekao je Lee, “tada možemo postići kontinuirano otpuštanje lijeka i možda pacijenti ne bi morali dolaziti u bolnicu toliko često.”
