მინიატურული რობოტები თანამედროვე მედიცინას ახალ ხედვას მისცემს
ამ სტატიაში
წარმოიდგინეთ პატარა რობოტები დაავადებულ უბნებში: სიმსივნეში, დასახშობ სისხლძარღვებსა და ნაწლავებში, რომლებიც შეკეთებას აკეთებს და წამალს მხოლოდ იქ მიაქვს. ეს არაერთ სამეცნიერო ფანტასტიკურ ფილმშია, მაგრამ გამოგონილივით ჟღერადი იდეა მომავალში შეიძლება რეალური გახდეს.
პატარა სამედიცინო რობოტებიდან მილირობოტის კომპონენტები 1 მილიმეტრი ან მეტია. მიკრორობოტები კიდევ უფრო პატარაა: 1 მიკრომეტრიდან 1 მილიმეტრამდე.
შენიშვნა: ამ რობოტებს მილირობოტს პირველადი პროტოტიპების მრავალფეხას მსგავსების გამო უწოდებენ. ლათინური ‘’mille (ათასი)’’-‘’pedes (ფეხი)’’ „მრავალფეხას“ ნიშნავს.
მინიატურული რობოტების ტიპები
კაფსულური ენდოსკოპები
კაფსულური ენდოსკოპი მილირობოტის მაგალითია (სურათი 1). ის პრაქტიკაში სულ მეტად შედის. აბის ზომის კამერიანი რობოტი გადაყლაპვის შემდეგ კუჭ-ნაწლავს გადაიღებს და გამოსახულებას ჩვეულებრივ გარეთა ჩამწერს უგზავნის. ექიმები შემდეგ კუჭ-ნაწლავის დაავადებებს ადგენენ. კლასიკურთან შედარებით მთავარი სარგებელი კომფორტია; ნაკლია ბიოფსიისა და ჩარევითი მკურნალობის შეუძლებლობა, თუმცა ბიოფსიის შემძლეებიც იქმნება.
მაგნიტური დენით მართული რბილი რობოტები
ახალი ფერომაგნიტური რბილი უწყვეტი (continuum) რობოტები თხელი, გრძელი და კათეტერის მსგავსია (სურათი 2). მაგნიტური მასალით გარეთა ველით მოძრაობენ. გასულ წელს ტვინის სისხლძარღვთა არაცოცხალ მოდელში მართვა აჩვენეს. მოსალოდნელია ანევრიზმებსა (გამობერილობა) და მწვავე იშემიურ ინსულტში (ტვინის დამბლა) კოლტის მექანიკურად გახსნა.
მიკრორობოტების სპექტრი ბევრად ფართოა. მრავალი პროტოტიპია — წამლის მოლეკულის მიწოდებიდან იმუნური უჯრედის გადაადგილებასა და სამიზნე ადგილზე მიტანამდე.
მიკრომცურავი რობოტები
უმეტესობაში ძირითადი პრობლემების გადაწყვეტაზე მუშაობენ: მოძრაობა, მართვა, ბიოლოგიური ბარიერების გადალახვა, წამლის ჩატვირთვა და უცხო სტრუქტურებზე იმუნური პასუხისგან თავის არიდება მეცნიერებისა და ინჟინრების გამოწვევებია.
მინიატურულ რობოტთა პიონერი მეცნიერი Prof. Dr. Metin Sitti და მისი სამუშაოები
ამ სფეროში ქვეყნით საამაყო Prof. Dr. Metin Sitti და გუნდი გერმანიის Max Planck ინსტიტუტში ყოველდღე შთამბეჭდავ სამუშაოებს აკეთებს. ახლახან მათ მიკროსვიმერ-მიკრომცურავი სპირალური მიკრორობოტების ხვიების სხვადასხვა რიცხვით განსხვავებული იმუნური პასუხი და ცვლილებით უჯრედებისგან თავის არიდება აჩვენეს (სურათი 3). ასე ადამიანში საშიში ალერგიის რისკის შემცირება სურთ.
მიკრომგორავი რობოტების
წელს Metin Sitti-ს გუნდმა Science Robotics-ში microroller-მიკრომგორავი რობოტებისსისხლის ნაკადში წამლის მიწოდებისთვის გამოყენება წარმოადგინა (სურათი 4). ბირთვი სილიკაა, ზედაპირი ოქრო/ნიკელითაა დაფარული.
მაგნიტური ველით მოძრაობენ, სილიკაში მიზნობრივ აგენტებს ტვირთავენ და სავარაუდოდ სისხლძარღვში გორაობით გადაადგილდებიან. Sitti-ს გუნდი ლაბორატორიაში ცოცხალი გარემოს მოდელებით ცდის.
ბაქტერიების მიკრორობოტად გამოყენება
სხვა სისტემაა ერითროციტზე ბაქტერიის ბიოტინ-ავიდინის კომპლექსით მიბმა (არაკოვალენტურთა შორის ყველაზე ძლიერი კავშირი), მასში მაგნიტით მართული რკინის ოქსიდისა და კიბოს წამლის, მაგალითად დოქსორუბიცინის, ჩატვირთვა. ბაქტერიის ფლაგელა (შოლტი) მოძრაობის ენერგიას ქმნის და მაგნიტური მართვა სასურველ ადგილზე მიტანას შესაძლებელს ხდის (სურათი 5).
დასკვნის სახითბევრი პროტოტიპი იქმნება და ცდები გრძელდება. მაგრამ გარღვევით მკურნალობამდე გრძელი გზაა: სფერო ძირითად პრობლემებზე მუშაობს და in vivo (ცოცხალ) მოდელში ცდაც ჯერ არ დაწყებულა. თუმცა თავბრუდამხვევი სისწრაფე მომავალს იმედით გვაყურებინებს.
ვინ არის Metin Sitti?
Prof. Metin Sitti-მ ბაკალავრისა და მაგისტრის ხარისხი Boğaziçi-ის ელექტრო-ელექტრონიკაში, დოქტორის კი 1999 წელს ტოკიოს ელექტროინჟინერიაში მიიღო. აშშ-ის Berkeley California-ში 1999-2002 წლებში პოსტდოქტორანტი და ლექტორი, Carnegie Mellon-ში 2002-2016 წლებში პროფესორი იყო. 2014 წლიდან გერმანიის Max Planck-ის ინტელექტუალური სისტემების ინსტიტუტის დირექტორია. 2018 წლიდან Koç-ის მედიცინისა და ინჟინერიის ნაწილობრივი პროფესორიცაა. იკვლევს სამედიცინო მიკრორობოტებსა და მოწყობილობებს, ბუნებით შთაგონებულ მინიატურულ და რბილ რობოტებს. გეკოს ფეხის ბუსუსებით შთაგონებული მიკრობოჭკოვანი წებოს გასაყიდად 2009 წელს აშშ-ში nanoGriptech A.Ş. დააარსა; ინოვაციური წებო 2018 წლიდან მრავალ პროდუქტშია.
ჯილდოებია 2018 Rahmi Koç სამეცნიერო მედალი, 2019 ERC Advanced Grant, 2019 Robotics Science & Systems საუკეთესო სტატია, 2014 IEEE Fellow, 2014 IEEE/ASME საუკეთესო მექატრონიკის სტატია, 2011 SPIE Nanoengineering Pioneer და 2005 National Science Foundation CAREER. რეცენზირებულ ჟურნალებსა და კონფერენციებში 450-ზე მეტი ნაშრომი აქვს; 250-ზე მეტი სტატია Nature, Nature Materials, Nature Communications, Proceedings of the National Academy of Sciences, Science Robotics, Science Advances და Advanced Materials-ის მსგავს ჟურნალებშია. მიღებული აქვს 22,000-ზე მეტი ციტირება. “Mobile Microrobotics” MIT Press-მა 2017 წელს გამოსცა. 200-ზე მეტი მოწვეული მოხსენება აქვს კონფერენციებში, უნივერსიტეტებსა და კომპანიებში. Progress in Biomedical Engineering-ისა და Journal of Micro-Bio Robotics-ის მთავარი რედაქტორიცაა.
წყაროები
2. Yasa, I. C., Metin Sitti et al. (2020). "Elucidating the interaction dynamics between microswimmer body and immune system for medical microrobots." Science Robotics 5(43).
3. Alapan, Y., Metin Sitti et al. (2020). "Multifunctional surface microrollers for targeted cargo delivery in physiological blood flow." Science Robotics 5(42).
4. Alapan, Y., Metin Sitti et al. (2018). "Soft erythrocyte-based bacterial microswimmers for cargo delivery." Science Robotics 3(17).
ეს სტატია სასარგებლო იყო თქვენთვის?
თქვენი გამოხმაურება გვეხმარება შინაარსის გაუმჯობესებაში.
მკითხველთა კომენტარები
გაგვიზიარეთ თქვენი კომენტარი
თქვენი სახელი და კომენტარი მხოლოდ ადმინისტრატორის დამტკიცების შემდეგ გამოქვეყნდება. ელფოსტის მისამართი ვიზიტორებს არასოდეს ეჩვენებათ.
პირველმა დაწერეთ კომენტარი.