Медицинские «микророботы» однажды смогут доставлять лекарства по всему человеческому телу.
Команда инженеров из Калифорнийского университета в Боулдере разработала новый класс крошечных самоходных роботов, которые могут проноситься сквозь жидкость с невероятной скоростью. Возможно в будущем они смогут доставлять рецептурные лекарства в труднодоступные места внутри человеческого тела.
«Микроробот», видимый только под микроскопом, движется под действием акустического поля, похожего на то, что используется в ультразвуке. Робот движется по петле, потому что один из трех его плавников короче остальных. Он способен выполнять определенные задачи в организме, например, неинвазивные операции.
Вместо того, чтобы резать пациента, можно просто ввести роботов в тело через таблетку или инъекцию, и они сами выполнят процедуру.
Да, пока таких роботов не существует в реальности, но проведённое исследование — большой шаг к этой цели.
Микророботы действительно маленькие. Каждый из них имеет ширину всего 20 микрометров, что в несколько раз меньше ширины человеческого волоса. Ещё они очень быстрые, способны двигаться со скоростью около 3 миллиметров в секунду, то есть за минуту они преодолеют расстояние примерно в 9000 раз больше их собственной длины. В относительном выражении это во много раз быстрее, чем гепард.
У роботов большой потенциал. В новом исследовании группа задействовала группу для доставки доз дексаметазона, обычного стероидного препарата, в мочевой пузырь лабораторных мышей. Результаты показывают, что микророботы могут быть полезным инструментом для лечения мочевого пузыря и других заболеваний у людей.
Фантастическое путешествие
Всё это звучит, как научная фантастика. И действительно, в старом фильме «Фантастическое путешествие» группа приключенцев путешествует на уменьшенной подводной лодке в тело человека, находящегося в коме.
Фильм был выпущен в 1966 году. Сегодня мы реально живем в эпоху роботов микрометрового и нанометрового масштаба.
Возможно, каки в фильме, микророботы смогут циркулировать в кровотоке человека, выискивая целевые области для лечения различных заболеваний.
Команда делает своих микророботов из материалов, называемых биосовместимыми полимерами, с использованием технологии, похожей на 3D-печать. Машины немного похожи на маленькие ракеты и оснащены тремя крошечными плавниками.
Каждый из роботов несет небольшой пузырь с захваченным воздухом, как если бы стакан вверх дном поместили в воду. Если подвергнуть машины воздействию акустического поля, подобного тому, которое используется в ультразвуке, пузырьки начнут вибрировать, отталкивая воду и двигая роботов вперед.
Чтобы провести тест-драйв своих микророботов, исследователи обратили внимание на распространенную у людей проблему: заболевание мочевого пузыря.
Приносит облегчение
Интерстициальный цистит, также известный как синдром болезненного мочевого пузыря, поражает миллионы людей и, как следует из названия, может вызывать сильную боль в области таза. Лечение болезни может быть столь же неудобным. Часто пациентам приходится несколько раз в течение многихнедель приходить в клинику, где врач через катетер вводит в мочевой пузырь раствор дексаметазона.
Совсем доругое дело, если бы эту работу могли делать микророботы.
В лабораторных экспериментах исследователи создали группы микророботов, инкапсулирующих высокие концентрации дексаметазона. Затем они ввели тысячи этих ботов в мочевые пузыри лабораторных мышей. Результатом стало настоящее фантастическое путешествие: микророботы рассеялись по органам, прежде чем прилипнуть к стенкам мочевого пузыря.
Оказавшись там, машины медленно высвобождали дексаметазон в течение примерно двух дней. По словам Ли, такой стабильный поток может позволить пациентам получать больше лекарства в течение более длительного периода времени, что улучшит результаты для пациентов.
Команде предстоит проделать большую работу, прежде чем микророботы смогут путешествовать по настоящим человеческим телам. Для начала группа хочет сделать машины полностью биоразлагаемыми, чтобы они со временем растворялись в организме.