O echipă de oameni de știință, de la Universitatea Politehnică Nanyang din Singapore (NTUsg), a dezvoltat roboți moi de mărimea unui bob de orez, care pot fi controlați cu ajutorul câmpurilor magnetice pentru administrarea țintită a medicamentelor, deschizând astfel calea către potențiale terapii îmbunătățite în viitor.
Noul robot dezvoltat de inginerii de la Facultatea de Inginerie Mecanică și Aerospațială (MAE) din cadrul NTU a fost prezentat într-un articol publicat în revista Advanced Materials.
Studiul este considerat a fi primul care prezintă roboți miniaturali ce pot transporta până la patru medicamente diferite și le pot elibera în ordine și doze programabile.
În comparație cu roboții anteriori la scară mică (nanoroboți) care pot transporta doar până la trei tipuri de medicamente și nu pot fi programați pentru eliberarea acestora într-o anumită ordine, acești roboți miniaturali nou dezvoltați oferă funcții de precizie care au potențialul de a îmbunătăți semnificativ rezultatele terapeutice, minimizând în același timp efectele secundare, a declarat echipa de cercetare.
Echipa NTU dezvoltase anterior roboți miniaturali controlați magnetic, capabili de manevre complexe, cum ar fi „înotul” prin spații înguste și prinderea unor obiecte minuscule.
Pornind de la lucrările anterioare ale echipei, cercetătorul principal, profesorul asistent Lum Guo Zhan de la Școala de Inginerie Mecanică și Aerospațială (MAE), a declarat că echipa a fost inspirată de filmul din anii 1960 „Fantastic Voyage”/Călătorie Fantastică, în care echipajul unui submarin a fost micșorat la dimensiunea unei celule pentru a repara leziunile din creierul unui om de știință rănit.
„Ceea ce a fost un scenariu într-un film SF devine acum mai aproape de realitate cu inovația laboratorului nostru. Metodele tradiționale de administrare a medicamentelor, cum ar fi administrarea orală și injecțiile, vor părea relativ ineficiente în comparație cu trimiterea unui robot minuscul prin corp pentru a administra medicamentul exact acolo unde este necesar”, a declarat prof. asistent Lum într-un comunicat.
Foto/Video: Credit: Universitatea Tehnologică Nanyang, octombrie 2024.
Nu, nu este o scenă dintr-un film. Acest robot minuscul poate, într-adevăr, să călătorească în corpul uman pentru a livra medicamente la țintăe eliberându-le într-o ordine programată și într-o doză precisă. Dezvoltat de o echipă de oameni de știință NTUsg, acest nou robot moale – de mărimea unui bob de orez – poate fi controlat de câmpuri magnetice și poate transporta până la patru tipuri diferite de medicamente. Acest lucru permite un control mai precis asupra livrării și dozelor administrate pacienților, ceea ce poate îmbunătăți rezultatele terapeutice și ar putea duce la mai multe progrese biomedicale.
Capacitate de distribuire a medicamentelor extrem de precisă și reprogramabilă
Robotul de mărimea unui bob a fost creat folosind materiale compozite magnetice inteligente (microparticule magnetice și polimer) care nu sunt toxice pentru om.
Spre deosebire de roboții miniaturali existenți, care nu își pot controla cu precizie direcția, robotul moale nou dezvoltat este foarte destoinic – se rostogolește și se târăște rapid pentru a trece peste obstacole. Dexteritatea sa oferă un mare potențial pentru navigarea în medii complexe, nestructurate din interiorul corpului uman.
În cadrul experimentelor de laborator, robotul a îndeplinit sarcini în apă care imitau condițiile din corpul uman. Robotul a fost plasat mai întâi pe o suprafață împărțită în patru secțiuni și a reușit să se deplaseze către fiecare secțiune cu viteze cuprinse între 0,30 mm și 16,5 mm pe secundă și să elibereze un medicament diferit în fiecare secțiune, dovedind astfel capacitatea sa de a transporta mai multe medicamente și de a fi programabil pentru eliberarea lor într-un mod controlat.
Într-un alt experiment, cercetătorii au testat capacitatea robotului de a elibera medicamente în medii mai dificile prin utilizarea unui lichid mai gros, iar rezultatele au arătat că robotul a putut naviga prin mediu și a eliberat suficiente medicamente pe parcursul a opt ore.
În plus, după opt ore de mișcare continuă, robotul a prezentat scurgeri minime de medicament. Această capacitate de a controla eliberarea medicamentului fără scurgeri excesive face din robotul moale un bun candidat pentru tratamentele care necesită administrarea precisă a mai multor medicamente în momente și locuri diferite.
„Aceste constatări arată că robotul nostru moale ar putea juca potențial un rol-cheie în viitorul administrării țintite a medicamentelor, în special în acele tratamente, cum ar fi terapiile împotriva cancerului, care necesită un control precis asupra mai multor medicamente”, a declarat coautorul studiului, cercetătorul Yang Zilin, absolventul de doctorat la MAE.
Medicii care efectuează în prezent proceduri minim invazive folosesc un cateter și un fir pentru a ne deplasa prin vasele de sânge pentru a trata problemele.
Dar nu va trece mult timp până când acest lucru va fi înlocuit de roboți mici care pot înota autonom prin corp pentru a ajunge în locuri unde nu putem ajunge cu instrumentele noastre.
Nanoroboții ar putea rămâne la locul lor și ar putea elibera medicamentele în timp, ceea ce ar fi mult mai sigur decât a lăsa un cateter sau un stent în organism pentru o perioadă lungă de timp, spun specialiștii.
„Aceasta este o descoperire medicală pe cale de a se realiza”, spune dr. Yeo Leong Litt Leonard, chirurg la Divizia de Neurologie, în cadrul spitalului Universitar Național și a spitalul general Ng Teng Fong, oferind un punct de vedere independent.
Echipa de cercetare NTU încearcă acum să facă roboții și mai mici, astfel încât aceștia să poată fi folosiți în cele din urmă pentru a oferi tratamente revoluționare pentru afecțiuni precum tumorile cerebrale, cancerul de vezică urinară și cancerul colorectal.
Înainte ca acești roboți minusculi să fie utilizați pentru astfel de tratamente medicale, cercetătorii de la NTU intenționează să le evalueze în continuare performanțele cu ajutorul dispozitivelor organ-pe-un-cip și al modelelor animale.