Onderzoekers van de Universiteit van Waterloo in Canada hebben op planten gebaseerde microrobots ontwikkeld. Met deze ontwikkeling willen zij uiteindelijk de weg vrij maken voor minuscule medische robots die door het lichaam kunnen 'reizen' voor het uitvoeren van medische taken. Denk daarbij aan het maken aan het verkrijgen van een biopsie of het uitvoeren van een chirurgische ingreep.
De plantaardige microrobots bestaan uit een hydrogelmateriaal dat biocompatibel is en het composiet bevat cellulose-nanodeeltjes afkomstig van planten. De onderzoekers kunnen de oriëntatie van de cellulosenanodeeltjes zo afstemmen dat ze op voorspelbare manieren reageren wanneer ze worden blootgesteld aan bepaalde chemische signalen, zoals veranderingen in de pH. Dit omvat onder meer het veranderen van de vorm van de kleine robots, zodat ze beter aangepast zijn aan hun directe omgeving. Dankzij de integratie van magnetische elementen kunnen de robots worden verplaatst met behulp van externe magnetische velden en kunnen ze ladingen, zoals medicijnen, naar verschillende delen van het lichaam afleveren.
Ontwikkeling microrobots
De Canadese onderzoekers zijn niet de enigen die aan de ontwikkeling van minuscule microrobots werken. Nog niet zo heel lang geleden berichtten we al over de ontwikkeling van magnetisch bestuurde millirobots door wetenschappers van de Universiteit van Twente. Zij slaagden er al in deze minuscule robots in een testopstelling, door slagaderen te manoeuvreren.
Er zijn dus meerdere onderzoekers die werk maken van de ontwikkeling van zachte robots voor de geneeskunde. Deze microrobots zijn vanwege hun mechanische eigenschappen bijzonder goed in de interactie met zachte weefsels en hebben daarom een enorm potentieel als chirurgische robots of robots die ondersteuning bieden bij het dagelijks leven. Zachte microrobotica is echter een nog relatief onderontwikkeld gebied. Desalniettemin lijken kleine zachte structuren die door het lichaam kunnen reizen zonder aanzienlijke schade aan zachte weefsels te veroorzaken, een grote potentie te hebben.
Zelfherstellende eigenschappen
De nieuwste innovatie van de Universiteit van Waterloo komt in de vorm van een zacht plantaardig materiaal dat gemaakt is van niet giftige en biocompatibele nanodeeltjes van cellulose. Het zachte materiaal heeft ook zelfherstellende eigenschappen, wat betekent dat het zonder lijm kan worden gesneden en weer aan elkaar kan worden geplakt. Deze eigenschap maakt het voor artsen mogelijk eenvoudiger om ze voor verschillende toepassingen, qua maat en vorm, te kunnen aanpassen.
De microrobot is maximaal één centimeter lang en kan, net zoals de millirobot die in Twente ontwikkeld wordt, bestuurd worden met behulp van magnetische componenten die vervolgens kunnen worden beïnvloed door magnetische velden die buiten het lichaam worden aangelegd. Op deze manier kunnen de robots medicijnen of andere therapeutische middelen naar specifieke delen van het lichaam afleveren. “In mijn onderzoeksgroep overbruggen we het oude en het nieuwe. We introduceren opkomende microrobots door gebruik te maken van traditionele zachte materie zoals hydrogels, vloeibare kristallen en colloïden”, aldus Hamed Shahsavan, een onderzoeker die bij het project betrokken is.
De Canadese onderzoekers zijn er nog niet in geslaagd hun microrobots te laten navigeren door aders, zoals in Twente wel al gelukt is. In Canada wordt momenteel nog gewerkt met een doolhof, zoals in onderstaande video te zien is.
