Un robot magnetic de dimensiunea unei semințe, capabil să schimbe cinci instrumente chirurgicale în mai puțin de o secundă, a fost dezvoltat de cercetătorii de la Nanyang Technological University. Dispozitivul măsoară doar 4,4 milimetri și este controlat fără fir, cu ajutorul unor câmpuri magnetice slabe, însă poate îndeplini mai multe sarcini medicale extrem de precise, potrivit Interesting Engineering.
Robotul poate să se deplaseze pe suprafețe moi, să taie țesut biologic, să elibereze medicamente, să preleveze și să depoziteze mostre de țesut, dar și să genereze căldură de la distanță. Cercetătorii spun că invenția rezolvă una dintre cele mai mari probleme ale roboticii miniaturale: integrarea mai multor funcții într-un singur dispozitiv foarte mic, fără pierderea controlului sau a mobilității.
Sistemul a fost testat în laborator pe țesuturi biologice și materiale care imită țesuturile moi umane, iar rezultatele au arătat că robotul poate executa mai multe proceduri medicale în timp ce navighează prin spații complexe și înguste.
Un singur robot, cinci funcții
Spre deosebire de majoritatea roboților magnetici de mici dimensiuni, care pot executa una sau două funcții, noul dispozitiv poate trece rapid între mai multe instrumente.
Profesorul asociat Lum Guo Zhan, coordonatorul studiului, a explicat că obiectivul pe termen lung este ca medicii să poată introduce astfel de roboți direct în corpul uman, să îi ghideze până la zona afectată și să efectueze tratamente minim invazive.
Robotul este construit din materiale moi pe bază de silicon, cunoscute sub numele de PDMS și Ecoflex. În structura lui sunt integrate particule magnetice microscopice care reacționează la câmpurile magnetice externe.
În centrul sistemului se află un modul magnetic special care poate fi magnetizat, demagnetizat și reconfigurat în direcții diferite. Fiecare orientare activează o funcție diferită, ceea ce permite robotului să schimbe rapid instrumentele de lucru.
Cercetătorii au proiectat și zone separate ale robotului care reacționează independent la semnalele magnetice. Astfel, întregul dispozitiv nu se comportă ca un singur magnet rigid, o limitare întâlnită frecvent la alte sisteme similare.
Designul include și o a șasea direcție de mișcare, numită „rolling”, care îi permite robotului să se rotească în jurul propriei axe. Această funcție îi oferă un control mult mai bun în spațiile înguste și neregulate din interiorul corpului uman.
Testat pe țesut biologic
Pentru a verifica performanțele robotului, echipa l-a testat pe ficat de pui și pe materiale pe bază de gelatină, create pentru a imita țesuturile moi umane.
Robotul a reușit să taie țesut, să elibereze particule care simulau medicamente, să colecteze și să stocheze mostre biologice și să genereze căldură localizată prin inducție magnetică. Cercetătorii spun că această capacitate de încălzire ar putea fi utilizată în viitor în terapiile oncologice bazate pe hipertermie magnetică.
Echipa a analizat și siguranța materialelor folosite. După contactul cu celule umane ale pielii, peste 99% dintre acestea au rămas viabile, ceea ce indică un nivel redus de toxicitate în condiții de laborator.
În prezent, cercetătorii lucrează la integrarea robotului cu sisteme de imagistică medicală, senzori și modele artificiale de organe. De asemenea, colaborează cu chirurgi pentru a înțelege cum ar putea fi folosit un astfel de sistem în spitale și în procedurile medicale reale.
Studiul a fost publicat în revista științifică Advanced Materials.