Миниатюрный робот плавает в вашем теле и доставляет лекарства в те места, которые в них нуждаются

Исследователи в области биомедицины только недавно начали изучать методы эффективного лечения сложных медицинских проблем, таких как рак или сердечно-сосудистые заболевания, с помощью адресной доставки лекарств.

Миниатюрный робот является перспективной разработкой в этой развивающейся области биомедицины. Благодаря своей способности ползать, вращаться и заплывать в труднодоступные места, чтобы исследовать внутренности человека или распределять лекарства, эти роботы размером с кончик пальца могут стать будущими спасателями в медицине.

Американские ученые из Стэнфордского университета в настоящее время одновременно разрабатывают несколько проектов миллироботов. Их роботы могут самостоятельно выбирать различные локомоторные состояния и преодолевать препятствия внутри тела, поскольку их питает магнитное поле, которое обеспечивает непрерывное движение и может быть мгновенно приложено для создания крутящего момента. Ученые обнаружили способ перемещения робота по телу на расстояния, в десять раз превышающие его длину, одним прыжком, просто изменяя направление и силу магнитного поля.

Ключевой аспект исследований — магнитное приведение в действие, которое также обеспечивает управление для неинвазивной работы и отделяет блок управления от устройства, что позволяет существенно уменьшить его.

Информация об исследовании была опубликована в журнале Nature Communications.

Этот новый "беспроводной оригами-миллиробот с поддержкой вращения" настолько многофункционален, насколько это следует из его названия. Это единое устройство, способное быстро перемещаться по скользким, неровным поверхностям органов и плавать в жидкостях организма, перемещаясь с помощью беспроводной сети и транспортируя жидкие лекарства. В отличие от глотаемых таблеток или вводимых жидкостей, этот робот удерживает лекарство, пока, по словам ученых, "не достигнет цели, а затем выпускает препарат в высокой концентрации".

Новаторство этого конкретного робота-амфибии заключается в том, что он выходит за рамки конструкций большинства роботов на основе оригами, которые используют складчатость оригами только для управления тем, как робот изменяет форму и двигается.

Помимо того, что разработчики рассмотрели, как складывание может позволить роботу выполнять определенные действия — представьте себе складку гармошки, которая выдавливает лекарство — ученые из Стэнфорда также продумали, как размеры точной формы каждой складки влияют на жесткость движения робота, когда он не сложен. В результате развернутая форма робота по своей сути позволяет ему двигаться в окружающей среде. Это позволило исследователям получить больше пользы от материалов без увеличения объема, поскольку чем больше функциональности достигается за счет одной структуры в конструкции робота, тем менее инвазивной является медицинская процедура.

Еще одним уникальным аспектом конструкции робота является сочетание определенных геометрических особенностей. Продольное отверстие в центре робота и боковые щели, расположенные под углом к бокам, уменьшают сопротивление жидкости и помогают роботу лучше плавать. Такая конструкция создает отрицательное давление в роботе для быстрого плавания, и в то же время обеспечивает всасывание для захвата и транспортировки груза.

В настоящее время разработчики рассматривают возможность использования таких миниатюрных роботов и для доставки инструментов или камер в тело, что изменит методы обследования пациентов. Команда также работает над использованием ультразвуковой визуализации для отслеживания движения роботов, что избавит их от необходимости вскрывать органы.