Purdue Üniversitesi mühendisleri, canlı hayvan modellerinde, birkaç insan tüyü kadar küçük dikdörtgen bir robotun, kolonda ters takla atarak dolaşabileceğini gösterdi.
Neden ters takla? Çünkü amaç, bu robotları, kolonları ve diğer organları engebeli yollara sahip olan insanlara ilaç taşımak için kullanmaktır. Ayrıca yan taklalar da işe yarıyor.
Neden ilaç taşımak için ters takla atar bir robot? Bir ilacı doğrudan hedef bölgesine götürmek, ilacın yol boyunca diğer organlarla etkileşime girerek neden olabileceği saç dökülmesi veya mide kanaması gibi yan etkileri ortadan kaldırabilir.
Micromachines dergisinde yayınlanan çalışma, biyolojik bir sistem organizmasında takla atan bir mikro robotun ilk gösterimidir. Pil taşınamayacak kadar küçük olduğu için, mikro robot dışarıdan manyetik bir alan tarafından çalıştırılır ve kablosuz olarak kontrol edilir.
Purdue Makine Mühendisliği Doçenti David Cappelleri, "Bu robotlara dönen bir harici manyetik alan uyguladığımızda, tıpkı bir araba lastiğinin engebeli araziden geçmesi gibi dönüyorlar" dedi. "Manyetik alan aynı zamanda farklı ortam türlerine güvenli bir şekilde nüfuz eder ve bu robotları insan vücudunda kullanmak için önemlidir."
Araştırmacılar in vivo deneyler için kolonu seçtiler çünkü kolay bir giriş noktasına sahip ve çok dağınıktır.
Purdue'nin Weldon Biyomedikal Mühendisliği Okulu'nda Yardımcı Doçent olan Luis Solorio "Bir robotu kolonun etrafında hareket ettirmek, bir havaalanındaki insan yürütecini bir terminale daha hızlı ulaşmak için kullanmaya benzer. Sadece zemin değil, çevrenizdeki insanlar da hareket ediyor," dedi.
"Kolonda, yol boyunca takip eden sıvılar ve bir çok şey var ancak robot ters yönde hareket ediyor. Bu kolay bir yolculuk değil." Ancak araştırmacıların deneyleri, bu manyetik mikro robotun bu zorlu koşullara rağmen kolon boyunca başarılı bir şekilde yuvarlanabileceğini gösterdi.
Ekip, anestezi altında canlı farelerin kolonlarında in vivo deneyler gerçekleştirdi ve mikro robotu rektumdan bir tuz çözeltisine yerleştirdi. Mikro robotun ne kadar iyi hareket ettiğini gerçek zamanlı olarak gözlemlemek için ultrason ekipmanı kullandılar. Araştırmacılar, mikro robotların, insanlara benzer bağırsakları olan domuzlardan çıkarılan kolonlarda da yuvarlanabileceğini anladı.
Purdue'dan Leslie A. Geddes Biyomedikal Mühendisliği Doçenti, araştırma grubu mikro robotun çeşitli doku türleri aracılığıyla görüntülenmesi üzerine çalışmalara öncülük eden Craig Goergen, "Büyük hayvanlara veya insanlara geçmek için düzinelerce robot gerekebilir, ancak bu aynı zamanda birden fazla ilaç yükü ile birden çok yeri hedefleyebileceğiniz anlamına gelir," dedi.
Solorio'nun laboratuvarı, mikro robotun bir şişe Salin (Belli ölçülerde sodyum bikarbonat ve sodyum klorür içeren distile su çözeltileridir.) içinde bir ilaç yükü taşıma ve salma kabiliyetini test etti. Araştırmacılar, mikro robotu bir flüoresan sahte ilaçla kapladılar ve mikro robot, yük bir saat sonra yavaşça vücuttan dağılmadan önce, çözelti boyunca yuvarlanma hareketiyle başarıyla taşıdı.
Solorio "İlaç yükünün güzel ve kontrollü bir şekilde serbest bırakılmasını başardık. Bu, mikro robotu potansiyel olarak vücuttaki bir yere yönlendirebileceğimiz, orada bırakabileceğimiz ve ardından ilacın yavaşça dışarı çıkmasına izin verebileceğimiz anlamına gelir. Ve mikro robotun bir polimer kaplaması olduğundan, ilaç hedef konuma ulaşmadan düşmez, "dedi.
Çalışma, ucuz bir şekilde polimer ve metalden yapılan manyetik mikro robotların toksik olmadığını ve biyolojik olarak uyumlu olduğunu gösterdi. Cappelleri'nin araştırma grubu, Purdue'nin Keşif Parkı'ndaki Birck Nanoteknoloji Merkezi'ndeki tesisleri kullanarak bu robotların her birini tasarladı ve inşa etti. Cappelleri, yaygın olarak kullanılan rulodan ruloya üretim makinelerinin potansiyel olarak bu mikro robotlardan yüzlercesini aynı anda üretebileceğini söyledi. Araştırmacılar, mikro robotların ilaç dağıtım araçlarına ek olarak teşhis aracı olarak da hareket edebileceğine inanıyor.
Goergen, "Teşhis açısından bakıldığında, bu mikro robotlar doku toplamaya yardımcı olarak minimal invaziv kolonoskopi ihtiyacını önleyebilir. Veya geleneksel kolonoskopiler için gerekli olan hazırlık çalışmalarını yapmak zorunda kalmadan yükleri teslim edebilirler" dedi.
Yazar: Kayla Wiles
Kaynak: ScienceDaily
Dergi Kaynağı: Elizabeth E. Niedert, Chenghao Bi, Georges Adam, Elly Lambert, Luis Solorio, Craig J. Goergen, David J. Cappelleri. A Tumbling Magnetic Microrobot System for Biomedical Applications. Micromachines, 2020; 11 (9): 861 DOI: 10.3390/mi11090861
