Új, pókszerű minirobotok végezhetnek fájdalommentes beavatkozásokat a belekben

Az utóbbi évtizedekben jelentősen megnőtt a gyomor-bélrendszeri daganatok és más emésztőszervi betegségek előfordulása. A diagnózis és kezelés jelenleg elsősorban endoszkópiával történik – ez egy olyan eljárás, amely során egy kamerával ellátott hajlékony csövet vezetnek be a testbe, a szájon, végbélen vagy kisebb metszésen keresztül, hogy feltérképezzék a belső szerveket.

Az endoszkópia azonban nemcsak kellemetlen a páciensek számára, hanem gyakran nem éri el a test mélyebben fekvő, nehezen hozzáférhető részeit. Emiatt világszerte sok orvosmérnök dolgozik olyan új technológiákon, amelyek kíméletesebben és hatékonyabban vizsgálhatnák a szervezetet.

Most a Makaói Egyetem (University of Macau) kutatói egy új megoldással álltak elő: pókok mozgásáról mintázott mágneses puha robotokat fejlesztettek ki, amelyek képesek függőleges és fejjel lefelé lévő felületeken is mozogni, és így célzottan juttathatnak gyógyszert a gyomor-bélrendszer különböző részeibe.

Pókmozgás az orvostudomány szolgálatában

A kutatók a Golden Wheel Spider (aranykerekes pók) mozgásából merítettek ihletet – ez a faj képes különleges, guruló mozdulatokkal közlekedni a sivatagi terepen.

„A gyomor-bélrendszeri daganatok növekvő előfordulása sürgető igényt teremtett az új, korai beavatkozási módszerekre” – írták a kutatók, Ruomeng Xu és Xianli Wang vezetésével, az International Journal of Extreme Manufacturing folyóiratban megjelent tanulmányukban. „A hagyományos endoszkópiás technikák sokszor kényelmetlenek és nehezen alkalmazhatók a bonyolult szervstruktúrák mélyén. Ezért egy biológiai mintára épülő, mágneses puha robotot (BMSR) javaslunk, amely ezeket a kihívásokat kezelni tudja.”

Puha anyagok, pontos irányítás

A robotokat rugalmas, hajlékony anyagokból készítették, nem pedig merev gépi alkatrészekből. Ezek az anyagok kevésbé károsítják a szöveteket, és kisebb kellemetlenséget okoznak a pácienseknek.

A robotokat külső mágneses mezővel irányítják – vagyis nincs szükség bennük motorra. Egyedi kialakításuknak köszönhetően bármilyen szögben képesek mászni, ami különösen előnyös lehet a belek bonyolult szerkezetében való navigálás során.

„A BMSR-robotok erőteljes mozgásra képesek, így leküzdik a nyálka, a redők és akár 8 centiméteres magasságkülönbségek jelentette akadályokat” – írták a kutatók. „Ez lehetővé teszi, hogy a robotok célzottan juttassák el a gyógyszereket a szervezetben. Egy endoszkóppal kombinálva pedig valós idejű képalkotást biztosítanak a pontos navigációhoz.”

Sikeres kísérletek és jövőbeli kilátások

A csapat elsőként elhunyt állatok gyomor-bélrendszerében tesztelte a robotokat, hogy megvizsgálják, képesek-e mozogni és gyógyszert célzottan szállítani. A kísérletek sikeresek voltak – a robotok pontosan eljutottak a kijelölt helyekre, anélkül, hogy szövetkárosodást okoztak volna.

„Az in vitro állatkísérletek megerősítik a BMSR-technológia megvalósíthatóságát, és utat nyitnak a minimálisan invazív beavatkozások felé” – írták a szerzők.

A következő lépés a további fejlesztés és élő állatokon végzett tesztelés lesz. Ha a robotok biztonságosnak és biokompatibilisnek bizonyulnak – vagyis nem váltanak ki káros reakciót a szervezetben –, akkor emberi klinikai vizsgálatok is következhetnek.

Ezzel új korszak nyílhat a gyomor-bélrendszeri daganatok kezelésében, hiszen ezek a mikrorobotok egyszerre lehetnének precízebbek, kevésbé invazívak és jóval kényelmesebbek a betegek számára.