Команде ученых из Университета Пердью удалось впервые в мире создать крошечного микроробота, которым после введения его в толстую кишку живого организма животного можно эффективно управлять.
Цель данной разработки состоит в том, чтобы можно было в один прекрасный день с помощью таких миниатюрных машин точечно доставлять лекарственные препараты к различным частям организма пациента, что позволит значительно повысить эффективность медикаментозного лечения и расширить сферы применения препаратов.
Робот размером всего в несколько диаметров человеческого волоса способен перемещаться по толстой кишке, постоянно совершая перевороты по типу обратного сальто. Благодаря таким движениям он может пересекать «сложный рельеф» слизистой в толстой кишке, в данном случае, живых мышей, находящихся под обезболивающим наркозом, а также в образцах толстых кишок, взятых у свиней.
«Когда мы воздействуем на этих роботов вращающимся внешним магнитным полем, они начинают вращаться так же, как колеса автомобиля при движении по пересеченной местности», — сказал доцент кафедры технологий машиностроения Университета Пердью Дэвид Каппеллери, являющийся одним из авторов статьи об этом исследовании, которая была опубликована в журнале Micromachines в прошлом месяце.
Робот имеет очень простую конструкцию. Магнитное поле выполняет большую часть работы, а это означает, что устройству даже не нужен аккумулятор. С помощью технологии ультразвукового сканирования исследователи смогли контролировать движения микромашины, не влезая внутрь толстой кишки.
«Перемещение робота по толстой кишке похоже на метания пассажира в аэропорту, пытающегося быстрее добраться до нужного ему терминала, — объяснил доцент университета Луис Солорио,– когда рядом движется все – и пол, и люди вокруг вас».
Дело усложняется тем, что движение вверх по толстой кишке похоже на плавание против течения. «В толстой кишке есть много разных жидкостей и веществ, которые идут вниз, создавая препятствия роботу, перемещающемуся в противоположном направлении, — добавил Солорио. — Это нелегкое путешествие».
«В организме крупных животных или людей могут находиться десятки роботов, а это значит, что можно будет одновременно направлять несколько лекарственных препаратов в разные места», — сказал доцент кафедры биомедицинской инженерии Крейг Герген.
Помимо решения задачи навигации роботов в толстой кишке экспериментальных мышей, команда смогла зарядить микроустройство флуоресцентным имитационным препаратом, который через час после начала эксперимента был полностью рассеян роботом.
«Нам удалось добиться хорошо контролируемого высвобождения полезного груза лекарств, — сказал Солорио. — Это означает, что мы в перспективе сможем направить микроробота к нужному месту в организме, оставить его там, а затем обеспечить медленное выведение лекарства из него».
Важнее всего то, говорят исследователи, что для производства сотен этих крошечных микроботов, которое можно наладить на обычном промышленном оборудовании, не потребуется больших расходов. Источник