211service.com
Kontrolowanie pozycji Gut Bota
Od kilku lat naukowcy medyczni próbują opracować sposoby bezbolesnego zaglądania do wnętrza ludzkiego ciała, od czujnika do połykania po magnetycznie sterowaną kapsułę do robienia zdjęć. Teraz grupa z Carnegie Mellon University (CMU) wykazała, że maleńki robot kapsułowy jest wystarczająco przyczepny, aby zakotwiczyć się w jelicie, a jednocześnie wystarczająco delikatny, aby nie rozdzierać miękkiej tkanki.
Kotwienie robota-kapsuły: Pierwotny prototyp robota-kapsuły zakotwicza się w przezroczystej rurce, naśladując sposób, w jaki przykleiłby się do przełyku.
Robot kotwiczący zostałby połknięty jak normalna pigułka i poruszał się po ciele, aż dotarłby do jelit. Następnie lekarz, korzystając z bezprzewodowego sterowania, powiedziałby robotowi, kiedy rozprostować nogi i zakotwiczyć. Byłoby to dobre nie tylko do robienia zdjęć, ale także potencjalnie do biopsji, dostarczania leków, obróbki cieplnej i innych zastosowań terapeutycznych.
Chociaż lekarze od kilku lat stosują pigułki fotograficzne, które przesyłają obrazy jelit, możliwość kontrolowania ruchu takiego urządzenia przyniosłaby wiele korzyści, mówi Mark Schattner , gastroenterolog w Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, który nie był zaangażowany w pracę. Numer jeden to biopsja, mówi Schattner. Drugim byłoby opanowanie krwawienia – gdyby można było kauteryzować lub laserowo źródło krwawienia, byłoby to głównym zastosowaniem terapeutycznym. Chociaż robot CMU nie jest jeszcze gotowy do takich zastosowań, jego zdolność do bezpiecznego i bezpiecznego zakotwiczenia w ciele jest pierwszym krokiem do osiągnięcia bardziej zaawansowanych zastosowań.
Sztuczka do stworzenia robota polegała na znalezieniu kleju, który wielokrotnie przyklejał się do tkanek, takich jak jelita, przełyk, żołądek, serce i nerki, mówi Metin Sitti , profesor i kierownik naukowy Laboratorium nanorobotyki w CMU. Chociaż istnieją silne kleje biomedyczne, przyklejają się one raz i nie można ich usunąć. Inne próby stworzenia usuwalnych klejów wykorzystywały zaciski i haczyki, które mogłyby potencjalnie uszkodzić tkankę. Opracowując mocny klej, który może wielokrotnie przyczepiać się i łączyć, Sitti ma nadzieję zbudować robota, który będzie mógł czołgać się w ludzkim ciele w celach terapeutycznych bez powodowania szkód.
Multimedia
Kliknij tutaj, aby obejrzeć film przedstawiający zakotwiczenie kapsuły robota i wysunięcie jej nóg.
Sitti i jego grupa laboratoryjna przyglądali się chrząszczem, które wydzielają olejopodobne płyny wzdłuż włosów na stopach, aby pewnie przykleić się do powierzchni. Pokryli stopy swoich robotów podobnie lepkim płynem, aby pomóc uzyskać lepszą przyczepność, zapewniając im składnik napięcia powierzchniowego, mówi Sitti. Dodaje, że oprócz zwiększania sił kapilarnych i międzycząsteczkowych, wydzieliny pomagają stopom przylegać do szorstkich powierzchni, wypełniając szczeliny.
Grupa przymocowała trzy zrobotyzowane nogi do standardowej kamery kapsułowej i pokryła mikroskopijne włókna na podkładkach adhezyjnych biokompatybilnym olejem silikonowym. Kapsułkowy robot ma średnicę jednego centymetra i długość trzech centymetrów, a stopki o długości 1,5 centymetra otwierają się na żądanie i dociskają do powierzchni tkanki, aby zwiększyć tarcie i zakotwiczyć urządzenie, mówi Sitti. W ostatnim artykule opublikowanym w Journal of Adhesion Science and Technology Sitti wykazał, że olej zwiększył przyczepność nawet o 25% w porównaniu z próbą na sucho na gładkiej powierzchni. Na lekko chropowatej powierzchni warstwa oleista poprawiła przyczepność prawie 6-krotnie. Niedawno zespół wykazał, że robot kapsułowy może z powodzeniem zakotwiczyć się w jelitach zwierząt in vitro, mówi Sitti, a także w przełyku zwierzęcia.
Jasne jest, że kapsuła, którą można kontrolować w czasie rzeczywistym, będzie kolejnym ważnym postępem w systemach opartych na kapsułach, mówi Schattner. Obecnej technologii kapsułek nie da się kontrolować: jesteś na łasce tego, co robi ciało. Jedyne, co możesz zrobić, to obraz. Nie możesz zrobić nic terapeutycznego. Lekarze używali kapsułek do obrazowania przełyku, okrężnicy i – głównie – jelita cienkiego.
Grupa Sittiego również naśladuje stopy gekonów. Gekony mają skośne włoski na stopach, które pozwalają im ciągnąć w jednym kierunku, aby lepiej przylegać, a w innym kierunku, aby się odczepić. Zrobiliśmy kilka włókien ustawionych pod kątem [gdzie] w jednym kierunku tarcie jest bardzo wysokie, a w drugim jest niskie, mówi Sitti. Grupa planuje w przyszłości umieścić skośne włókna na robocie kapsułowym.