Onderzoekers van het Max Planck Instituut voor Intelligente Systemen (MPI-IS) hebben een miniatuur-magneetveldgeleide robot ontwikkeld voor medische toepassingen. Dankzij het flexibele en zachte ontwerp van het lichaam, geïnspireerd op de anatomie van het schubdier, kan de robot zich veilig in het menselijk lichaam verplaatsen om op niet-invasieve wijze medicijnen toe te dienen, bloedingen te stoppen en tumoren te vernietigen door middel van hoge temperaturen.
De geschubde miereneter, ook wel schubdier of pangodin genoemd, is een van de langstlevende wezens op aarde. De oudste fossiele vondst is ongeveer 47 miljoen jaar oud. Experts van het Max Planck Instituut voor Intelligente Systemen (MPI-IS) namen dit dier als model voor het werktuig dat ze aan het ontwerpen waren, een robot. Ondanks de harde schubben waarmee het lichaam van een schubdier bedekt is, blijft de hele structuur uiterst flexibel. Dit is erg belangrijk omdat de hoofdtaak therapie met warmte is.
Onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications beschrijft een prototype van een apparaat. Het bestaat uit twee magnetische lagen die zijn bevestigd aan een zachte polymeerschaal bedekt met een laag 'pantser', gemaakt van metalen elementen die, net als het schaalpantser, op elkaar zijn gestapeld. Dus hoewel de robot is gemaakt van harde onderdelen, blijft hij zacht en flexibel.
Hoe werkt de robot?
De pangolin-robot wordt bestuurd door de verschillende frequenties van een magnetisch veld, waarmee hij kan worden opgerold om zich in het menselijk lichaam voort te bewegen. In een bolvorm kan het bijvoorbeeld naar een geselecteerd deel van het lichaam worden getransporteerd om daar een dosis medicijn af te geven. Als de robot wordt blootgesteld aan een hoogfrequent magnetisch veld, warmt het metaal op tot meer dan 70°C. Deze functie heeft veel potentiële toepassingen: het oplossen van bloedstolsels, het stoppen van bloedingen of het vernietigen van kankercellen.
Hoewel het tot nu toe slechts een prototype is, hopen wetenschappers dat de robot in de toekomst in staat zal zijn om in het lichaam te reizen, aanvankelijk door het spijsverteringsstelsel, om kleine medische ingrepen, of 'reparaties', uit te voeren. Ingenieurs proberen al jaren de flexibiliteit van de robot te verzoenen met harde componenten die tot hoge temperaturen kunnen worden verwarmd zonder angst voor smelten. Zo'n robot mag ook geen scherpe oppervlakken hebben om interne organen niet te beschadigen of elektrische componenten te bevatten die beschadigd kunnen raken, waardoor het moeilijk wordt om de robot van het lichaam te verwijderen als de taak eenmaal is voltooid.
Gerobotiseerd medicijntransport
De technologie om medicijnen met behulp van miniatuur 'transportmiddelen' nauwkeuriger te kunnen 'afleveren' in het lichaam van een patiënt is een ontwikkeling die al meerdere jaren loopt. Al n 2016 creëerden onderzoekers aan de University of Texas in San Antonio (UTSA) een implanteerbare capsule die in staat is om medicijnen direct in het lichaam, op de juiste plek, af te leveren.
In 2022 ontving de TU Twente, als onderdeel van een consortium een Europese subsidie voor de ontwikkeling van een nieuwe generatie interactieve miniatuur multi-robotsystemen. Die zogenoemde robotzwermen worden draadloos aangestuurd door elektromagnetische velden en beheerd door mensen via intuïtieve behendige interfaces en interactieve technieken.
Meer informatie over de ontwikkeling van de geschubde miniatuur robot is te lezen in de publicatie van het onderzoek: Pangolin-inspired untethered magnetic robot for on-demand biomedical heating applications.
