Миниатюрные роботы, способные плавать в артериях
Нидерландские ученые впервые добились того, что беспроводные миниатюрные роботы смогли проплыть по узкому кровеносному сосуду с потоком крови и против него. Используя роботизированный вращающийся магнит, исследователи направили спиралевидных роботов через отделенную аорту, соединенную с почками.
Заболевания, вызванные тромбами, приводят к высокой смертности. Тромб закупоривает кровеносный сосуд, не позволяя крови доставлять кислород к определенным частям тела. Хирурги используют гибкие инструменты, чтобы удалить тромб и восстановить кровоток, но некоторые части тела труднодоступны. Благодаря своим небольшим размерам крошечные роботы могут добраться до этих участков.
Ученые показали, что эти миллироботы могут перемещаться по кровеносным сосудам. Для этого пришлось преодолеть несколько трудностей. Эти устройства должны быть достаточно мощными, чтобы проникать через кровеносную систему, и уметь плавать как против течения, так и по течению. Кроме того, они должны очень точно управляться и определять свое местоположение. Чтобы не повредить кровеносные сосуды, они должны быть биосовместимыми.
Для своего эксперимента в Медицинском центре университета Твенте ученые использовали настоящую аорту и почки.
В ходе эксперимента ученые использовали вращающийся магнит, управляемый роботизированной рукой, чтобы направлять миллироботов по кровеносному сосуду. С помощью рентгеновского аппарата они определяли местонахождение роботов, когда те проплывали через аорту. Ученые использовали максимальный кровоток в аорте - 120 мл в минуту. Если бы магнит был сильнее, миллироботы могли бы плыть и через более сильное течение. Это удалось не только одному, но и нескольким роботам одновременно.
Роботы представляют собой напечатанные на 3D-принтере винтообразные объекты с небольшим постоянным магнитом внутри. Исследователи разместили этот маленький магнит длиной всего миллиметр и диаметром миллиметр таким образом, чтобы он мог вращать "винт" в обоих направлениях. Это позволяет плыть против течения, а затем разворачиваться и плыть обратно. Небольшой размер позволяет использовать несколько роботов одновременно. А форма винта позволяет просверлить кровяной сгусток.
Миллиробот может плавать в труднодоступных артериях. Для его установки требуются лишь минимальные разрезы.
В настоящее время в рамках нового сотрудничества с компанией Triticum Medical (Израиль) ученые продолжат разработку миллироботов для удаления тромбов. Консорциум изучает возможности использования этой технологии для укрепления совместных разработок в области медицинской робототехники и инженерной медицины.
Помимо удаления тромбов, возможны и другие применения. Роботы могут доставлять лекарства в очень специфические места в организме, где они наиболее необходимы. Таким образом можно добиться минимальных побочных эффектов в остальных частях тела.
