Мікророботи давно сприймаються як крок до медицини майбутнього, але практично крихітним пристроям важко довірити складну роботу. Команда з NTU Singapore показала варіант, який помітно розширює можливості таких систем: робот довжиною всього 4,4 мм здатний змінювати функції менше ніж за секунду і виконувати кілька завдань в обмеженому просторі.
Розробкою керують без дротів за допомогою слабких магнітних полів. Мікроробот може рухатися м’якими поверхнями, розрізати біологічну тканину, доставляти лікарські речовини, захоплювати та зберігати зразки, а також нагрівати невелику ділянку тканин дистанційно. Автори мікроробота вважають, що такий набір функцій вирішує одну з головних проблем мініатюрної робототехніки, де зазвичай доводиться вибирати між розміром, точністю керування та кількістю доступних інструментів.
Пристрій виготовили з м’яких силіконових матеріалів PDMS та Ecoflex. Усередині розподілено мікроскопічні магнітні частинки, які реагують на зовнішнє поле. Центральний магнітний модуль можна намагнічувати, розмагнічувати й знову намагнічувати у різних напрямках. Кожна орієнтація запускає окрему функцію, тому один робот замінює відразу кілька інструментів.
Команда під керівництвом доцента Лума Го Чжана також досягла незалежної реакції різних частин робота на магнітні сигнали. Завдяки такому підходу пристрій не поводиться як єдиний магнітний шматок, а зберігає керованість при складних рухах. Додатковий ступінь свободи дозволяє роботу перекочуватися навколо поздовжньої осі, що допомагає проходити вузькі та нерівні ділянки, схожі на внутрішні структури людського тіла.
У лабораторії мікроробота перевірили на курячій печінці та желатинових моделях м’яких тканин. Мікроробот розрізав тканину, випускав частинки, що імітують ліки, збирав зразки та створював локальне нагрівання шляхом магнітної індукції. Така функція може стати в пригоді при лікуванні раку, де нагрівання використовують для впливу на пухлинні клітини.
Безпеку матеріалів попередньо оцінили на клітинах шкіри людини. Після контакту з компонентами робота життєздатними залишилося понад 99% клітин, що вказує на низьку токсичність у лабораторних умовах. До застосування в клініках розробки ще чекає довгий шлях. Вчені вивчають зв’язок із медичними системами візуалізації, сенсорами та моделями штучних органів, а також обговорюють із хірургами, як подібні пристрої можна буде контролювати під час реальних процедур.
Більше цікавого:
- Чи може штучний інтелект створити вакцину проти раку? Поки ні, але є одне «але»
- Чи можлива персоналізована медицина?
- Смарт-медицина: блокчейн на варті персональних даних пацієнтів
Джерело: WileyAdvanced