Health

Miniatuur ‘origami-robots’ die kunnen draaien, draaien en ZWEMMEN, kunnen medicijnen door het lichaam verspreiden

Het klinkt misschien als de plot van ‘Fantastic Voyage’, maar miniatuurrobots die door het menselijk lichaam kunnen reizen en medicijnen kunnen afleveren, kunnen binnenkort werkelijkheid worden.

Onderzoekers van Stanford University hebben een ‘millirobot’ ontwikkeld die kan rollen, draaien, draaien en zelfs zwemmen om in krappe ruimtes te komen.

De machine ter grootte van een vinger is geïnspireerd op de Japanse papiervouwkunst van origami en kan worden bestuurd met behulp van magneten – die medicamenteuze behandelingen rechtstreeks naar een tumor, bloedstolsel, infectie of zere plek brengen.

De millirobot zou een revolutie teweeg kunnen brengen in de geneeskunde, zeggen onderzoekers, door pillen of intraveneuze injecties te vervangen die ongewenste bijwerkingen kunnen veroorzaken.

In de sciencefictionklassieker Fantastic Voyage uit 1966 worden een onderzeeër en zijn bemanning gekrompen en geïnjecteerd in een stervende patiënt, waar ze zich door zijn aderen in zijn hersenen wagen en een blokkade vernietigen met behulp van lasergeweren.

Millirobot origami met roterende voortstuwing. De machine ter grootte van een vinger is geïnspireerd op de Japanse papiervouwkunst van origami en kan worden bestuurd met behulp van magneten

In de sciencefictionklassieker Fantastic Voyage uit 1966 worden een onderzeeër en zijn bemanning gekrompen en geïnjecteerd in een stervende patiënt, waar ze zich door zijn aderen in zijn hersenen wagen en een blokkade vernietigen met behulp van lasergeweren.

In de sciencefictionklassieker Fantastic Voyage uit 1966 worden een onderzeeër en zijn bemanning gekrompen en geïnjecteerd in een stervende patiënt, waar ze zich door zijn aderen in zijn hersenen wagen en een blokkade vernietigen met behulp van lasergeweren.

De nieuwe millirobot is minder dan een derde inch breed (7,8 mm) en is uitgerust met een magnetische plaat

De nieuwe millirobot is minder dan een derde inch breed (7,8 mm) en is uitgerust met een magnetische plaat

De nieuwe millirobot meet minder dan een derde inch breed (7,8 mm) en is uitgerust met een magnetische plaat.

Hij kan snel over de gladde, oneffen oppervlakken van een orgaan bewegen en door lichaamsvloeistoffen zwemmen, waarbij hij zichzelf draadloos voortstuwt terwijl hij vloeibare medicijnen draagt.

In tegenstelling tot ingeslikte tabletten of geïnjecteerde vloeistoffen, houdt het het medicijn vast totdat “het het doelwit raakt en vervolgens een medicijn met hoge concentratie vrijgeeft”, aldus Renee Zhao, een werktuigbouwkundig ingenieur aan de Stanford University.

“Zo slaagt onze robot erin om gerichte medicijnen te leveren”, zei ze.

Het revolutionaire ontwerp gaat verder dan de meeste op origami gebaseerde robots, die alleen de mogelijkheid gebruiken om te buigen om te bepalen hoe ze transformeren en bewegen.

Het maakt ook gebruik van de vouwbeweging om bepaalde acties uit te voeren, zoals het extraheren van medicijnen – vergelijkbaar met een accordeon die lucht uitblaast.

Dr. Zhao en zijn team onderzochten ook hoe de stijfheid van de uitgevouwen vorm van de robot zich leent voor voortstuwing in de omgeving.

Hierdoor kon het Amerikaanse team het meeste uit de materialen halen zonder bulk toe te voegen.

Hoe meer functionaliteit uit een enkele structuur wordt verkregen, hoe minder invasief de procedure, legt Dr. Zhao uit.

Een ander uniek aspect van het ontwerp is de combinatie van bepaalde geometrische kenmerken – waaronder een lang gat in het midden en schuine sleuven aan de zijkanten – om de waterbestendigheid te verminderen en de efficiëntie te verhogen.

Dr. Zhao zei: “Dit ontwerp veroorzaakt een negatieve druk in de robot voor snel zwemmen en zorgt tegelijkertijd voor zuigkracht voor het oppakken en vervoeren van vracht.

“We maken optimaal gebruik van de geometrische kenmerken van deze kleine robot en verkennen deze unieke structuur voor verschillende toepassingen en voor verschillende functies.”

De millirobot kan door lichaamsvloeistoffen zwemmen, het medicijn vasthouden totdat het het doelwit raakt en vervolgens een medicijn met hoge concentratie vrijgeven

De millirobot kan door lichaamsvloeistoffen zwemmen, het medicijn vasthouden totdat het het doelwit raakt en vervolgens een medicijn met hoge concentratie vrijgeven

De nieuwe millirobot kan snel bewegen op gladde en oneffen oppervlakken van een orgel, volgens werktuigbouwkundig ingenieur Renee Zhao van Stanford University

De nieuwe millirobot kan snel bewegen op gladde en oneffen oppervlakken van een orgel, volgens werktuigbouwkundig ingenieur Renee Zhao van Stanford University

Dr. Zhao werkt aan verschillende ontwerpen van millirobots, waaronder een magnetische kruipende robot die zich een weg door een maag kan banen.

Deze robot wordt ook aangedreven door magnetische velden, waardoor hij continu kan bewegen en in een oogwenk van richting kan veranderen.

De voortbewegingsmethoden worden zelf gekozen op basis van de obstakels die het in het lichaam moet overwinnen – variërend van organen tot stromen van vloeistof.

Door simpelweg de sterkte en oriëntatie van het magnetische veld te veranderen, kan de robot in een enkele sprong tien keer zijn lengte afleggen, aldus dr. Zhao.

De nieuwe zwemrobot, de eerste in zijn soort, behoort tot de meest geavanceerde robots.

De robot wordt momenteel getest voorafgaand aan dierproeven. Indien succesvol, zullen klinische proeven bij mensen volgen.

De

De “millirobot” kan rollen, draaien, draaien en zelfs zwemmen om in krappe ruimtes te komen.

Dr. Zhao is ook van plan zijn robots verder te verkleinen om biomedisch onderzoek op microschaal voort te zetten.

Het is te hopen dat zijn robots uiteindelijk instrumenten of camera’s in het lichaam zullen dragen, evenals medicijnen, en de manier kunnen veranderen waarop artsen patiënten onderzoeken.

“We begonnen te kijken hoe het allemaal parallel werkt,” zei ze.

“Dit is een zeer uniek punt van dit werk, en het heeft ook een brede potentiële toepassing in het biomedische veld.”

De studie, gefinancierd door de National Science Foundation en de American Heart Association, werd gepubliceerd in Nature Communications.

Kleine robots kunnen door een Californische startup op een reis naar het menselijk brein worden gestuurd

Volgens een Californische start-up zouden miniatuurrobots diep in het menselijk brein kunnen worden gestuurd om aandoeningen te behandelen die op andere manieren niet toegankelijk zijn.

Bionaut Labs is van plan om over twee jaar zijn eerste klinische proeven bij mensen uit te voeren, voor zijn kleine injecteerbare robots, die met behulp van magneten zorgvuldig in de hersenen kunnen worden geleid.

In samenwerking met de prestigieuze Duitse Max Planck-onderzoeksinstituten kozen ze voor magneten om de robot voort te stuwen omdat dit het menselijk lichaam niet schaadt.

Magnetische spoelen die buiten de schedel van de patiënt zijn geplaatst, zijn gekoppeld aan een computer die de microrobot op afstand en voorzichtig in het aangetaste deel van de hersenen kan manoeuvreren.

De Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA) heeft de definitieve goedkeuring verleend voor klinische onderzoeken met betrekking tot de behandeling van het Dandy-Walker-syndroom, evenals kwaadaardige gliomen – kankerachtige hersentumoren die vaak als onbruikbaar worden beschouwd.

About the author

samoda

Leave a Comment