|
Миниатюрные роботы внутри нас скоро станут реальностью
|
|
|
|
Это может звучать как сюжет «Фантастического путешествия», но миниатюрные роботы, которые могут путешествовать по человеческому телу и выдавать лекарства, скоро могут стать реальностью. Исследователи из Стэнфордского университета разработали «миллиробот», который может катиться, переворачиваться, вращаться и даже плавать, чтобы проникать в узкие места. Машина размером с кончик пальца вдохновлена японским искусством складывания бумаги оригами и может управляться с помощью магнитов, перенося лекарства непосредственно на опухоль, сгусток крови, инфекцию или болезненную точку. По мнению исследователей, миллироботы могут произвести революцию в медицине, заменив таблетки или внутривенные инъекции, которые могут вызывать нежелательные побочные эффекты.
|
|
|
|
В классическом научно-фантастическом фильме 1966 года «Фантастическое путешествие» подводная лодка и ее экипаж уменьшаются и вводятся в умирающего пациента, где они проходят через его вены в его мозг и устраняют закупорку с помощью лазерных пушек. Новый миллиробот имеет ширину менее трети дюйма (7,8 мм) и оснащен магнитной пластиной. Он способен быстро перемещаться по скользкой неровной поверхности органа и плавать в жидкостях организма, перемещаясь по беспроводной сети при транспортировке жидких лекарств. По словам инженера-механика Стэнфордского университета Рене Чжао, в отличие от проглатываемых таблеток или инъекций, он удерживает лекарство до тех пор, пока оно «не достигнет цели, а затем высвобождает высококонцентрированное лекарство». «Именно так наш робот обеспечивает адресную доставку лекарств», — сказала она.
|
|
|
Новаторский дизайн выходит за рамки большинства роботов на основе оригами, которые используют только возможность складывания, чтобы управлять тем, как они трансформируются и двигаются. Это также имеет преимущество, если складывающееся движение выполняет определенные действия, такие как выдавливание лекарства — аналогично аккордеону, выдавливающему воздух. Доктор Чжао и ее команда также рассмотрели, как жесткость развернутой формы робота способствует его продвижению через окружающую среду. Это позволило команде из США получить больше от материалов без увеличения объема. Доктор Чжао объяснил, чем больше функциональных возможностей достигается за счет одной структуры, тем менее инвазивной является процедура. Еще одним уникальным аспектом дизайна является сочетание определенных геометрических элементов, включая длинное отверстие в центре и прорези, расположенные под углом по бокам, для снижения водонепроницаемости и повышения эффективности.
|
|
|
|
Доктор Чжао сказал: «Эта конструкция создает отрицательное давление в роботе для быстрого плавания и в то же время обеспечивает всасывание для погрузки и транспортировки груза». «Мы в полной мере используем геометрические особенности этого маленького робота и исследуем эту единую структуру для различных приложений и различных функций». Доктор Чжао работает над несколькими различными конструкциями миллироботов, в том числе над магнитным ползающим роботом, который может пробираться через желудок. Этот робот также питается от магнитных полей, что позволяет ему двигаться непрерывно и мгновенно менять направление. Способы передвижения выбираются самостоятельно в зависимости от препятствий, которые ему приходится преодолевать в теле — от органов до потоков жидкости. По словам доктора Чжао, просто изменяя силу и ориентацию магнитного поля, бот может плыть в десять раз больше своей длины за один прыжок. Новый первый в своем роде робот-пловец — один из самых продвинутых роботов.
|
|
|
|
В настоящее время робот проходит испытания перед экспериментами на животных. Если они окажутся успешными, последуют клинические испытания на людях. Доктор Чжао также планирует продолжать уменьшать размеры своих роботов, чтобы продолжить биомедицинские исследования на микроуровне. Есть надежда, что ее роботы в конечном итоге будут нести инструменты или камеры в тело, а также распределять лекарства и могут изменить то, как врачи осматривают пациентов. «Мы начали смотреть, как все это работает параллельно», — сказала она. «Это очень уникальный пункт этой работы, и он также имеет широкое потенциальное применение в области биомедицины». Исследование, финансируемое Национальным научным фондом и Американской кардиологической ассоциацией, было опубликовано в Nature Communications.
|
|
|
|
Источник
|
