211service.com
Kontrol af en Gut Bots position
I de sidste par år har medicinske forskere forsøgt at udvikle måder at kigge smertefrit ind i den menneskelige krop, fra en synkelig sensor til en magnetisk styret billed-snapping-kapsel. Nu har en gruppe ved Carnegie Mellon University (CMU) vist, at en lille kapselrobot er klæbende nok til at forankre inde i en tarm og alligevel blid nok til ikke at rive blødt væv.
Robot-kapsel forankring: En indledende prototype af robotkapslen ankre inde i et gennemsigtigt rør, der efterligner den måde, den ville holde fast i spiserøret.
Forankringsrobotten ville blive slugt som en normal pille og bevæge sig gennem kroppen, indtil den nåede tarmen. Så ville en læge, ved hjælp af en trådløs kontrol, fortælle robotten, hvornår den skulle udvide sine ben og ankre. Det ville ikke kun være godt til at tage billeder, men også potentielt til biopsier, lægemiddellevering, varmebehandling og andre behandlingsapplikationer.
Mens læger i de sidste mange år har brugt en kamerapille, der transmitterer billeder af tarmene, ville det have mange fordele at kunne kontrollere bevægelsen af en sådan enhed, siger Mark Schattner , en gastroenterolog ved Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, som ikke var involveret i arbejdet. Brug nummer et ville være biopsi, siger Schattner. Den anden ville være kontrol af blødning - hvis du kunne kauterisere eller lasere en blødningskilde, ville det være [en] stor terapeutisk brug. Selvom CMU-robotten endnu ikke er klar til sådanne anvendelser, er dens evne til sikkert og sikkert at forankre i kroppen det første skridt i at opnå mere avancerede applikationer.
Tricket til at lave robotten var at finde et klæbemiddel, der ville klæbe gentagne gange til væv som tarme, spiserør, mave, hjerte og nyrer, siger Metin Sitti , professor og hovedefterforsker af NanoRobotics Lab hos CMU. Selvom der findes stærke biomedicinske klæbemidler, klæber de én gang og kan ikke fjernes. Andre forsøg på at skabe aftagelige klæbemidler brugte klemmer og kroge, som potentielt kunne beskadige væv. Ved at udvikle et stærkt klæbemiddel, der kan fastgøres og fastgøres mange gange, håber Sitti at bygge en robot, der rent faktisk kan kravle ind i den menneskelige krop til terapeutiske formål uden at forårsage skade.
Multimedier
Klik her for at se en video af robotkapslen, der forankrer og forlænger sine ben.
Sitti og hans laboratoriegruppe kiggede på biller, som udskiller olielignende væsker langs deres fodhår for at klæbe sikkert til overflader. De coated deres robots fødder med en lignende tyktflydende væske for at hjælpe med at få mere vedhæftning ved at give dem en overfladespændingskomponent, siger Sitti. Bortset fra at øge kapillære og intermolekylære kræfter hjælper sekret fødder med at klæbe til ru overflader ved at udfylde hullerne, tilføjer han.
Gruppen fastgjorde tre robotben til et standard kapselkamera og dækkede mikroskopiske fibre på klæbepuderne med biokompatibel silikoneolie. Kapselrobotten er en centimeter i diameter og tre centimeter i længden med 1,5 centimeter lange fødder, der åbner efter behov og trykker ind i overfladen af vævet for at øge friktionen og forankre enheden, siger Sitti. I et nyligt papir offentliggjort i Journal of Adhesion Science and Technology , viste Sitti, at olien øgede vedhæftningen med op til 25 procent over et tørt forsøg på en glat overflade. På en let ru overflade forbedrede det olieagtige lag vedhæftningen med næsten 6 gange. For nylig demonstrerede holdet, at kapselrobotten med succes kan forankre på dyretarme in vitro, siger Sitti, såvel som på en dyreesophagus.
Det er klart, at en kapsel, som du kan kontrollere i realtid, vil være det næste store fremskridt for kapselbaserede systemer, siger Schattner. Den nuværende kapselteknologi er ikke kontrollerbar: du er prisgivet, hvad kroppen gør. Det eneste du kan gøre er billede. Du kan ikke gøre noget terapeutisk. Læger har brugt kapslerne til at afbilde spiserøret, tyktarmen og - hovedsagelig - tyndtarmen.
Sittis gruppe efterligner også gekkofødder. Gekkoer har vinklede hår på deres fødder, der gør det muligt for dem at trække i én retning for at klæbe mere sikkert og i en anden retning for at løsne sig. Vi lavede nogle vinklede fibre [hvor] i den ene retning er friktionen meget høj, og den anden retning er lav, siger Sitti. Gruppen planlægger at lægge de vinklede fibre på kapselrobotten i fremtiden.