Featured 3 min

Хирургический робот диаметром 4,4 мм работает внутри тела как «швейцарский армейский нож».

Lara Yoki

Исследователи из Наньянского технологического университета в Сингапуре создали хирургического робота размером с семя, способного выполнять пять различных функций: перемещение, разрезание тканей, доставку лекарств, захват и хранение образцов, а также дистанционное генерирование тепла. Устройство измеряет только 4,4 мм и управляется слабыми магнитными полями.

Идея состоит в том, чтобы проложить путь к менее инвазивным медицинским процедурам, при которых маленькие роботы смогут перемещаться по узким, неровным участкам тела для выполнения локализованных задач, уменьшая необходимость в больших разрезах или громоздких хирургических инструментах.

Пять функций микроскопического тела

Большим достижением является не только размер, но и сочетание функций. Многие магнитные микророботы могут двигаться или выполнять простые задачи. Прототип NTU был спроектирован так, чтобы переключаться между различными режимами действия менее чем за секунду.

В ходе лабораторных испытаний робот смог разрезать биологическую ткань, высвободить частицы, имитирующие лекарства, удерживать образцы, хранить их и генерировать локализованный нагрев при воздействии высокочастотного переменного магнитного поля.

Это нагревание особенно интересно, поскольку оно связано с исследованиями магнитной гипертермии — подхода, изучаемого для воздействия на нежелательные клетки, такие как опухолевые клетки, посредством контролируемого нагрева. Однако в данном случае речь идет об экспериментальной демонстрации, а не о готовом клиническом лечении.

Как это контролируется

В роботе используются гибкие магнитные материалы, в том числе распространенные в мягкой робототехнике силиконы, такие как PDMS и Ecoflex. Эти материалы смешаны с магнитными микрочастицами, что позволяет различным частям робота реагировать определенным образом на приложенное поле.

Секрет заключается в центральном магнитном модуле, который можно намагничивать, размагничивать и перемагничивать в разных направлениях. Каждая ориентация активирует другую функцию. Это решает общее ограничение микророботов: в таких малых масштабах магнитное поле имеет тенденцию перемещать все устройство, что затрудняет независимое управление конкретными инструментами.

Также проект добавляет шестой тип движения: перекатывание вокруг собственной оси. По мнению исследователей, это помогает роботу лучше позиционироваться в узких, мягких и неровных средах, например, внутри человеческого тела.

Чего еще не хватает

Исследование опубликовано в журнале Расширенные материалы и все еще находится на лабораторной стадии. В испытаниях использовались модели тканей, включая куриную печень и желатиновые материалы, имитирующие мягкие ткани. Команда также оценила биосовместимость материалов с клетками кожи человека в лаборатории: более 99% клеток остались жизнеспособными в протестированных условиях.

Следующая задача огромна: интеграция робота с более реалистичными системами визуализации, датчиками и моделями искусственных органов. После этого еще будут проводиться доклинические исследования, проверка безопасности, испытания на животных и, в конечном итоге, клинические испытания.

Эта концепция показывает, куда может пойти минимально инвазивная хирургия даже вдали от больниц: роботы, которые становятся все меньше, более универсальными и способны делать больше, чем просто двигаться.

Continue lendo