روباتی که بدون از دست دادن چنگال خود از روده بالا می رود، می تواند دارو را تحویل دهد

روباتی که از پای دندانه دار خود برای چسبیدن به پوشش مخاطی روده استفاده می کند، می تواند روزی از بدن انسان عبور کند تا دستگاه های نظارتی را نصب کند یا درمان را انجام دهد.

توسط کریستا لسته لیزر

ربات‌های کوچک با بدن‌های نرم و انعطاف‌پذیر و پاهای سیخ‌دار می‌توانند از دیواره‌های داخلی مرطوب و لغزنده ریه‌ها و روده‌ها بالا بروند و روزی بتوانند داروها و حسگرهای پزشکی را در مکان‌های صعب العبور تحویل دهند.

MilliRobot جدید – فقط چند میلی متر طول – دارای پاهایی است که بدون از دست دادن چسبندگی به سطوح بافت می چسبند. این ربات می‌تواند با حرکات بلند در برابر جابه‌جایی مقاومت کند و حتی می‌تواند زمانی که مایعات روی آن جریان می‌یابند به سطحی بچسبد، مشابه حرکت مایعات مرتبط با تنفس و هضم.

متین سیتی از موسسه سیستم‌های هوشمند ماکس پلانک در آلمان می‌گوید که می‌تواند مستقیم – و حتی وارونه – در داخل بدن انسان بالا برود و نشان‌دهنده یک “نقطه عطف مهم در رباتیک نرم” است.

او می گوید Millirobot سابق سیتی راه می رفت، غلت می زد، شنا می کرد، می پرید و در امتداد بافت بیولوژیکی می خزد. اما نمی توانست از سطوح پیچیده سه بعدی بدن که برای دستیابی به مناطق صعب العبور در قلب، ریه ها و سیستم گوارشی حیاتی است، بالا برود.

یکی از نویسندگان Xiaoguang Dong از دانشگاه Vanderbilt در تنسی می گوید که تیم آنها ابتدا سعی کردند پدهای پا را اضافه کنند که بافت را فشرده می کند، با الهام از نحوه چسبیدن برخی انگل های روده به آن. اما آنها در بازتولید نیروهای بالای مورد نیاز مشکل داشتند – و او می گوید که ربات برای رها کردن چنگال خود دشوار بود.

سیتی می‌گوید، در عوض، تیم این ربات را با دو پد پای خاردار تجهیز کرد – یادآور زمزمه‌های گیاهان خاردار که در حین پیک نیک در حومه شهر به لباس‌ها می‌چسبند. هنگامی که یک پا پایین می‌رود، ربات پای دیگر خود را از سطح بیرون می‌کشد و بدن خود را برمی‌گرداند تا یک «گام» بردارد – مکانیزمی که آن‌ها به آن لایه‌برداری و بارگذاری می‌گویند.

هنگامی که با لایه نازکی از کیتوزان (ماده‌ای که در پوسته میگو یافت می‌شود) پوشانده می‌شود، «میکرو ناخن‌های» پاها به اندازه‌ای اصطکاک و چسبندگی ایجاد می‌کنند که پاها به لایه مخاطی داخل ریه‌ها و دستگاه گوارش خوک بچسبند. از جمله لوله های برونش، مری، معده و روده ها – و سپس برای برداشتن یک گام جدید از آنجا دور شوید.

در یک سری آزمایشات آزمایشگاهی، محققان دریافتند که ربات به بالا رفتن ادامه می‌دهد و به بافت‌های بیولوژیکی «بسیار لغزنده» و اغلب چروکیده می‌چسبد، حتی زمانی که بافت تکان می‌خورد یا با آب شسته می‌شد. سیتی درباره نتایج می گوید: «من بسیار هیجان زده و شگفت زده شدم.

محققان حرکت ربات را در اندام ها با استفاده از یک ماشین نزدیک که میدان های مغناطیسی را پردازش می کند، کنترل کردند. دونگ می گوید از آنجایی که بدنه ربات از فلز مغناطیسی انعطاف پذیر ساخته شده است، در پاسخ به دستورات ماشین خم می شود و می چرخد.

ربات Mili بسیار باریک است، طول بدن آن 3.7 میلی متر و عرض آن 1.5 میلی متر است. Yingdan Wu یکی از نویسندگان، که همچنین در موسسه ماکس پلانک کار می کند، می گوید: این می تواند سه برابر اندازه خود و 20 برابر وزن خود “شارژ” حمل کند. این بدان معنی است که می تواند داروها، حسگرهای الکترونیکی بی سیم یا حتی سوزن های ظریف و مواد بیوپسی را حمل کند. همچنین می تواند ذرات میکروسکوپی دارو را از طریق میکرو استنت های خود آزاد کند.

وو می‌گوید از آنجایی که میکرو استنت‌ها فقط به لایه مخاطی می‌چسبند، هیچ آسیبی به خود بافت‌ها وارد نمی‌کنند.

مرجع مجله: پیشرفت علم، DOI: 10.1126 / sciadv.abn3431