211service.com
De positie van een Gut Bot beheersen
De afgelopen jaren hebben medische onderzoekers geprobeerd manieren te ontwikkelen om pijnloos in het menselijk lichaam te kijken, van een inslikbare sensor tot een magnetisch gestuurde capsule voor het maken van beelden. Nu heeft een groep aan de Carnegie Mellon University (CMU) aangetoond dat een kleine capsulerobot voldoende klevend is om in een darm te verankeren en toch zacht genoeg om zacht weefsel niet te scheuren.
Robot-capsule verankering: Een eerste prototype van de robotcapsule verankert zich in een transparante buis en bootst de manier na waarop het in de slokdarm zou blijven steken.
De verankeringsrobot zou als een normale pil worden ingeslikt en door het lichaam bewegen totdat het de darm bereikt. Dan zou een arts, met behulp van een draadloze bediening, de robot vertellen wanneer hij zijn benen moet uitzetten en verankeren. Het zou niet alleen goed zijn voor het maken van foto's, maar mogelijk ook voor biopsieën, medicijnafgifte, warmtebehandeling en andere behandelingstoepassingen.
Hoewel artsen de afgelopen jaren een camerapil hebben gebruikt die beelden van de darmen doorstuurt, zou het veel voordelen hebben om de beweging van een dergelijk apparaat te kunnen controleren, zegt Mark Schattner , een gastro-enteroloog bij het Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, die niet bij het werk betrokken was. Het belangrijkste gebruik zou biopsie zijn, zegt Schattner. De andere zou de controle van de bloeding zijn - als je een bron van bloeding zou kunnen dichtschroeien of laseren, zou dat [een] belangrijk therapeutisch gebruik zijn. Hoewel de CMU-robot nog niet klaar is voor dergelijke toepassingen, is zijn vermogen om veilig en veilig in het lichaam te verankeren de eerste stap in het bereiken van meer geavanceerde toepassingen.
De truc om de robot te maken was het vinden van een kleefstof die herhaaldelijk aan weefsels zoals darmen, slokdarm, maag, hart en nieren zou blijven plakken, zegt Metin Sitti , een professor en hoofdonderzoeker van de NanoRobotics Lab bij CMU. Hoewel er sterke biomedische lijmen bestaan, blijven ze eenmalig plakken en kunnen ze niet worden verwijderd. Andere pogingen om verwijderbare lijmen te maken, maakten gebruik van klemmen en haken, die mogelijk weefsel zouden kunnen beschadigen. Door een sterke kleefstof te ontwikkelen die vele malen kan worden bevestigd en opnieuw kan worden bevestigd, hoopt Sitti een robot te bouwen die daadwerkelijk in het menselijk lichaam kan kruipen voor therapeutische doeleinden zonder schade aan te richten.
Multimedia
Klik hier om een video te bekijken van het verankeren en uitstrekken van de poten van de robotcapsule.
Sitti en zijn laboratoriumgroep keken naar kevers, die olieachtige vloeistoffen langs hun voetharen afscheiden om zich stevig aan oppervlakken te hechten. Ze bedekten de voeten van hun robot met een even stroperige vloeistof om meer hechting te krijgen door ze een oppervlaktespanningscomponent te geven, zegt Sitti. Afgezien van toenemende capillaire en intermoleculaire krachten, helpen afscheidingen de voeten om zich aan ruwe oppervlakken te hechten door de gaten op te vullen, voegt hij eraan toe.
De groep bevestigde drie robotbenen aan een standaard capsulecamera en bedekte microscopisch kleine vezels op de hechtpads met biocompatibele siliconenolie. De capsulerobot heeft een diameter van één centimeter en een lengte van drie centimeter, met poten van 1,5 centimeter lang die op verzoek openen en in het oppervlak van het weefsel drukken om de wrijving te vergroten en het apparaat te verankeren, zegt Sitti. In een recent artikel gepubliceerd in de Journal of Adhesion Science and Technology , toonde Sitti aan dat de olie de hechting tot 25 procent verhoogde bij een droge poging op een glad oppervlak. Op een enigszins ruw oppervlak verbeterde de olieachtige laag de hechting met bijna 6 keer. Onlangs heeft het team aangetoond dat de capsulerobot met succes in vitro kan verankeren op dierlijke darmen, zegt Sitti, evenals op een dierlijke slokdarm.
Het is duidelijk dat een capsule die je in realtime kunt besturen de volgende grote stap voorwaarts zal zijn voor op capsule gebaseerde systemen, zegt Schattner. De huidige capsuletechnologie is niet controleerbaar: je bent overgeleverd aan wat het lichaam doet. Het enige wat je kunt doen is imago. Je kunt niets therapeutisch doen. Artsen hebben de capsules gebruikt om de slokdarm, de dikke darm en vooral de dunne darm in beeld te brengen.
Sitti's groep bootst ook gekkopoten na. Gekko's hebben schuine haren op hun voeten waardoor ze in de ene richting kunnen trekken om zich steviger te hechten, en in een andere richting om los te laten. We hebben een aantal gehoekte vezels gemaakt [waar] in de ene richting de wrijving erg hoog is en de andere richting laag, zegt Sitti. De groep is van plan om de gehoekte vezels in de toekomst op de capsulerobot te plaatsen.