Vücut İçinde Gezinip Tedavi Eden ‘Milirobot’ tasarlandı !

Baş ağrısından mide kramplarına kadar her şeyi tedavi etmek için aynı yuvarlak tableti aldıysanız, ilaçların genellikle belirli ağrı alanlarını hedeflemek için tasarlanmadığını zaten biliyorsunuzdur. Birçok hastalık uzun yıllardır reçetesiz ilaçlarla tedavi edilirken, biyomedikal araştırmacıları, hedeflenen ilaç dağıtımını kullanarak kanser veya kardiyovasküler hastalık gibi daha karmaşık tıbbi sorunları daha etkili bir şekilde tedavi etmek için yöntemler aramaya başladı.

Milirobot, bu gelişen biyotıp alanında potansiyel bir gelişmedir. Bu parmak ucu büyüklüğündeki robotlar, iç işleyişi keşfetme veya ilaçları dağıtma görevlerinde emekleme, dönme ve dar yerlere yüzme yetenekleriyle, tıpta geleceğin cankurtaranları olmaya hazırlanıyor.

Stanford Üniversitesi’nde bu alanda araştırmalara öncülük eden makine mühendisi Renee Zhao, kısa süre önce Science Advances’in kapağında midesinden geçerken görülen manyetik bir emekleme robotu da dahil olmak üzere bir dizi milirobot tasarımı geliştiriyor . Robotları, çeşitli lokomotif durumlarını kendi kendine seçebilir ve vücut içindeki engellerde gezinebilir, çünkü bunlar sürekli harekete izin veren ve tork üretmek için anında uygulanabilen manyetik alanlardan güç alırlar. Zhao’nun ekibi, sadece manyetik alanın yönünü ve gücünü değiştirerek, tek bir sıçramada uzunluğunun on katı mesafelerde bir robotu vücut boyunca itmenin bir yolunu keşfetti.

Araştırmasının önemli bir yönü olan manyetik çalıştırma, invaziv olmayan operasyon için bağımsız kontrol sağlar ve minyatürleştirmeye izin vermek için kontrol ünitesini cihazdan ayırır. Zhao, yakın zamanda Nature Communications dergisinde yer alan en yeni robotlarının “şimdiye kadar geliştirdiğimiz en sağlam ve çok işlevli, bağlı olmayan robot” olduğunu söyledi.

Bu yeni “dönen kablosuz amfibi origami milirobot” adından da anlaşılacağı gibi çok işlevli. Bir organın kaygan, pürüzlü yüzeyleri üzerinde hızla hareket edebilen ve vücut sıvıları arasında yüzebilen, sıvı ilaçları taşırken kablosuz olarak hareket edebilen, zarif bir şekilde tasarlanmış tek bir ünitedir. Makine mühendisliğinde yardımcı doçent olan Zhao, yutulan hapların veya enjekte edilen sıvıların aksine, bu robot “hedefe ulaşana kadar ilacı alıkoyuyor ve ardından yüksek konsantrasyonlu bir ilaç salıyor” dedi. “Robotumuz hedeflenen ilaç dağıtımını bu şekilde sağlıyor.”

İlaç dağıtımını yeniden şekillendirme

Zhao’ya göre bu özel amfibi robot hakkında çığır açan şey, bir robotun nasıl şekil değiştirdiğini ve hareket ettiğini kontrol etmek için yalnızca origami’nin katlanabilirliğini kullanan çoğu origami tabanlı robotun tasarımlarının ötesine geçmesidir.

Zhao’nun ekibi, katlamanın robotun belirli eylemleri gerçekleştirmesini nasıl sağlayabileceğine bakmanın yanı sıra -ilacı sıkıştıran bir akordeon katlamayı hayal edin – ayrıca her katlamanın tam şeklinin boyutlarının, katlanmadığında robotun katı hareketini nasıl etkilediğini de düşündü.

Sonuç olarak, robotun katlanmamış formu, doğal olarak kendisini çevre yoluyla itmeye uygun hale getirir. Bu tür geniş görüşlü düşünceler, araştırmacıların malzemelerden hacim eklemeden daha fazla faydalanmalarını sağladı – ve Zhao’nun dünyasında, robot tasarımı içindeki tek bir yapıdan ne kadar fazla işlevsellik elde edilirse, tıbbi prosedür o kadar az invaziv olur.

Robot tasarımının bir başka benzersiz yönü de belirli geometrik özelliklerin birleşimidir. Robotun ortasındaki uzunlamasına bir delik ve yanlara açılı yan yarıklar su direncini azalttı ve robotun daha iyi yüzmesine yardımcı oldu.

Zhao, “Bu tasarım, robotta hızlı yüzme için negatif bir baskı oluşturuyor ve bu arada kargo toplama ve nakliye için emiş sağlıyor” diyerek ,”Bu küçük robotun geometrik özelliklerinden tam olarak yararlanıyoruz ve farklı uygulamalar ve farklı işlevler için bu tek yapıyı keşfediyoruz.” sözlerini ekledi.

Stanford Tıp Bölümü uzmanlarıyla yapılan görüşmelere dayanarak, Zhao Laboratuvarı, yeni teknolojiler oluşturarak mevcut tedavileri ve prosedürleri nasıl iyileştireceğini düşünüyor. Bu çalışma Zhao’nun istediği gibi giderse, robotları yalnızca etkili bir şekilde ilaç dağıtmak için kullanışlı bir yol sağlamakla kalmayacak, aynı zamanda doktorların hastaları muayene etme şeklini değiştirerek aletleri veya kameraları vücuda taşımak için de kullanılabilir. Ekip ayrıca robotların nereye gittiğini takip etmek için ultrason görüntülemeyi kullanarak açık organları kesme ihtiyacını ortadan kaldırıyor.

Ne kadar küçük, basit, o kadar iyi

Optimum tasarım ve en iyi görüntüleme uygulamaları hakkında daha fazla şey öğrenilene kadar Zhao’nunki gibi milirobotları gerçek sağlık hizmetlerinde görmeyecek olsak da, laboratuvarın Nature Communications’da vurgulanan türünün ilk örneği yüzücü , onların en uzaktaki robotları arasında yer alıyor. Şu anda, insan klinik denemelerine devam eden herhangi bir canlı hayvan testinden önce gelen deneme aşamalarında.

Bu arada, Zhao’nun ekibi, çeşitli yeni akıllı malzemeleri ve yapıları, nihayetinde yeni biyomedikal cihazlar oluşturan benzersiz tasarımlarda birleştirmeye devam ediyor. Ayrıca mikro ölçekte daha fazla biyomedikal araştırma yapmak için robotlarını küçültmeye devam etmeyi planlıyor.

Bir mühendis olarak Zhao, en işlevselliğe sahip en basit yapıları geliştirmeye çalışır. Amfibi robotu, ekibine diğer origami robot araştırmacıları tarafından henüz yaygın olarak öncelik verilmeyen geometrik özellikleri daha tam olarak düşünmesi için ilham verdiğinden, bu misyona örnek teşkil ediyor. Zhao, “Bütün bunların paralel olarak nasıl çalıştığına bakmaya başladık” dedi. “Bu, bu çalışmanın çok benzersiz bir noktası ve aynı zamanda biyomedikal alanında geniş bir potansiyel uygulamaya sahip.”

Çalışma, Ulusal Bilim Vakfı ve Amerikan Kalp Derneği tarafından finanse edildi.

Editör: Fatih Düz – 18.07.2022