Robot pokryty łuskami do mini-zabiegów w ciele człowieka

Naukowcy z Max Planck Institute for Intelligent Systems (MPI-IS) opracowali miniaturowego robota sterowanego polem magnetycznym do zastosowań medycznych. Dzięki elastycznej i miękkiej budowie ciała inspirowanej anatomią łuskowca, może on bezpiecznie poruszać się wewnątrz ciała człowieka, aby bezinwazyjnie dostarczać leki, zatrzymać krwawienie i niszczyć nowotwory wysoką temperaturą.

Inspiracja naturą

Łuskowiec zwany też pangolinem to jedno z najdłużej żyjących stworzeń na naszej planecie. Najstarsze znalezisko skamieniałości ma ok. 47 milionów lat. Eksperci z MPI-IS właśnie to zwierzę wzięli za wzór projektowanego robota – pomimo twardych łusek, którymi pokryte są ciała łuskowców, cała konstrukcja jest niezwykle elastyczna. To bardzo ważne, bo jego głównym zadaniem jest terapia za pomocą ciepła.

Badanie opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Nature Communications opisuje prototyp urządzenia. Składa się on z dwóch warstw magnetycznych przymocowanych do powłoki miękkiego polimeru i pokrytych warstwą „zbroi” wykonanej z metalowych elementów, które – podobnie jak pancerz łuskowy – są ułożone jedna na drugiej. Pomimo iż robot jest wykonany z twardych elementów, ma smukłą i elastyczną budowę pozwalającą wykonywać zwinne ruchy.

Jak działa robot?

Robot-łuskowiec sterowany jest różnymi częstotliwościami pola magnetycznego, za pomocą którego można go zwijać i przemieszczać w organizmie człowieka. Przykładowo, w formie kulistej można go transportować do wybranego obszaru ciała, aby tam uwolnić dawkę leku. Jeśli robot zostanie wystawiony na działanie pola magnetycznego o wysokiej częstotliwości, metal nagrzewa się do ponad 70°C. Ta cecha ma wiele potencjalnych zastosowań: rozpuszczanie zakrzepów, zatrzymywanie krwawienia lub niszczenie komórek nowotworowych.

Choć to na razie tylko prototyp, naukowcy mają nadzieję, że w przyszłości robot będzie mógł podróżować we wnętrzu ciała, na początek przez układ trawienny, by dokonywać drobnych napraw. Inżynierowie od lat starają się pogodzić ze sobą elastyczność robotów z twardymi elementami budowy, które można nagrzewać do wysokich temperatur bez obaw, że ulegną stopieniu. Taki robot nie może mieć też żadnych ostrych powierzchni, aby nie uszkodzić narządów wewnętrznych, ani zawierać elementów elektrycznych, które mogłyby ulec zniszczeniu, utrudniając usunięcie robota z ciała po zakończeniu zadania.

Wynalazek opisano w pracy naukowej „Bezprzewodowy robot magnetyczny inspirowany pangolinami do biomedycznych zastosowań grzewczych na żądanie” (Pangolin-inspired untethered magnetic robot for on-demand biomedical heating applications).

Czytaj także: Pierwszy szpital zainstalował komputer kwantowy