Cercetătorii au dezvoltat roboţi miniaturali care pot fi programaţi pentru a administra ţintit mai multe medicamente. VIDEO
Noul robot dezvoltat de inginerii de la Facultatea de Inginerie Mecanică şi Aerospaţială (MAE) din cadrul NTU a fost prezentat într-un articol publicat în revista Advanced Materials.
Studiul este considerat a fi primul care prezintă roboţi miniaturali ce pot transporta până la patru medicamente diferite şi le pot elibera în ordine şi doze programabile.
În comparaţie cu roboţii anteriori la scară mică (nanoroboţi) care pot transporta doar până la trei tipuri de medicamente şi nu pot fi programaţi pentru eliberarea acestora într-o anumită ordine, aceşti roboţi miniaturali nou dezvoltaţi oferă funcţii de precizie care au potenţialul de a îmbunătăţi semnificativ rezultatele terapeutice, minimizând în acelaşi timp efectele secundare, a declarat echipa de cercetare.
Echipa NTU dezvoltase anterior roboţi miniaturali controlaţi magnetic, capabili de manevre complexe, cum ar fi „înotul” prin spaţii înguste şi prinderea unor obiecte minuscule.
Pornind de la lucrările anterioare ale echipei, cercetătorul principal, profesorul asistent Lum Guo Zhan de la Şcoala de Inginerie Mecanică şi Aerospaţială (MAE), a declarat că echipa a fost inspirată de filmul din anii 1960 „Fantastic Voyage”/Călătorie Fantastică, în care echipajul unui submarin a fost micşorat la dimensiunea unei celule pentru a repara leziunile din creierul unui om de ştiinţă rănit.
„Ceea ce a fost un scenariu într-un film SF devine acum mai aproape de realitate cu inovaţia laboratorului nostru. Metodele tradiţionale de administrare a medicamentelor, cum ar fi administrarea orală şi injecţiile, vor părea relativ ineficiente în comparaţie cu trimiterea unui robot minuscul prin corp pentru a administra medicamentul exact acolo unde este necesar”, a declarat prof. asistent Lum într-un comunicat.
Acest robot minuscul poate, într-adevăr, să călătorească în corpul uman pentru a livra medicamente la ţintă, eliberându-le într-o ordine programată şi într-o doză precisă. Dezvoltat de o echipă de oameni de ştiinţă NTUsg, acest nou robot moale – de mărimea unui bob de orez – poate fi controlat de câmpuri magnetice şi poate transporta până la patru tipuri diferite de medicamente. Acest lucru permite un control mai precis asupra livrării şi dozelor administrate pacienţilor, ceea ce poate îmbunătăţi rezultatele terapeutice şi ar putea duce la mai multe progrese biomedicale.
Capacitate de distribuire a medicamentelor extrem de precisă şi reprogramabilă
Robotul de mărimea unui bob a fost creat folosind materiale compozite magnetice inteligente (microparticule magnetice şi polimer) care nu sunt toxice pentru om.
Spre deosebire de roboţii miniaturali existenţi, care nu îşi pot controla cu precizie direcţia, robotul moale nou dezvoltat este foarte destoinic – se rostogoleşte şi se târăşte rapid pentru a trece peste obstacole. Dexteritatea sa oferă un mare potenţial pentru navigarea în medii complexe, nestructurate din interiorul corpului uman.
În cadrul experimentelor de laborator, robotul a îndeplinit sarcini în apă care imitau condiţiile din corpul uman. Robotul a fost plasat mai întâi pe o suprafaţă împărţită în patru secţiuni şi a reuşit să se deplaseze către fiecare secţiune cu viteze cuprinse între 0,30 mm şi 16,5 mm pe secundă şi să elibereze un medicament diferit în fiecare secţiune, dovedind astfel capacitatea sa de a transporta mai multe medicamente şi de a fi programabil pentru eliberarea lor într-un mod controlat.
Într-un alt experiment, cercetătorii au testat capacitatea robotului de a elibera medicamente în medii mai dificile prin utilizarea unui lichid mai gros, iar rezultatele au arătat că robotul a putut naviga prin mediu şi a eliberat suficiente medicamente pe parcursul a opt ore.
În plus, după opt ore de mişcare continuă, robotul a prezentat scurgeri minime de medicament. Această capacitate de a controla eliberarea medicamentului fără scurgeri excesive face din robotul moale un bun candidat pentru tratamentele care necesită administrarea precisă a mai multor medicamente în momente şi locuri diferite.
„Aceste constatări arată că robotul nostru moale ar putea juca potenţial un rol-cheie în viitorul administrării ţintite a medicamentelor, în special în acele tratamente, cum ar fi terapiile împotriva cancerului, care necesită un control precis asupra mai multor medicamente”, a declarat coautorul studiului, cercetătorul Yang Zilin, absolventul de doctorat la MAE.
Medicii care efectuează în prezent proceduri minim invazive folosesc un cateter şi un fir pentru a se deplasa prin vasele de sânge pentru a trata problemele.
Dar nu va trece mult timp până când acest lucru va fi înlocuit de roboţi mici care pot înota autonom prin corp pentru a ajunge în locuri unde nu putem ajunge cu instrumentele noastre.
Nanoroboţii ar putea rămâne la locul lor şi ar putea elibera medicamentele în timp, ceea ce ar fi mult mai sigur decât a lăsa un cateter sau un stent în organism pentru o perioadă lungă de timp, spun specialiştii.
„Aceasta este o descoperire medicală pe cale de a se realiza”, spune dr. Yeo Leong Litt Leonard, chirurg la Divizia de Neurologie, în cadrul spitalului Universitar Naţional şi a spitalul general Ng Teng Fong, oferind un punct de vedere independent.
Echipa de cercetare NTU încearcă acum să facă roboţii şi mai mici, astfel încât aceştia să poată fi folosiţi în cele din urmă pentru a oferi tratamente revoluţionare pentru afecţiuni precum tumorile cerebrale, cancerul de vezică urinară şi cancerul colorectal.
Înainte ca aceşti roboţi minusculi să fie utilizaţi pentru astfel de tratamente medicale, cercetătorii de la NTU intenţionează să le evalueze în continuare performanţele cu ajutorul dispozitivelor organ-pe-un-cip şi al modelelor animale.