Хирургическая операция на дистанционном управлении: новые микроботы всё сделают сами

За счёт магнитных наночастиц гибкие биороботы сами приобретают нужную форму в процессе производства и затем управляются с помощью электромагнитных полей.

За счёт магнитных наночастиц гибкие биороботы сами приобретают нужную форму в процессе производства и затем управляются с помощью электромагнитных полей.
Фото EPFL.

Новый метод построения микророботов может в будущем заменить микрохирургические операции √ например, очистку закупоренных артерий.

Новый метод построения микророботов может в будущем заменить микрохирургические операции √ например, очистку закупоренных артерий.
Фото EPFL.

За счёт магнитных наночастиц гибкие биороботы сами приобретают нужную форму в процессе производства и затем управляются с помощью электромагнитных полей.
Новый метод построения микророботов может в будущем заменить микрохирургические операции √ например, очистку закупоренных артерий.
Команда швейцарских учёных создала миниатюрных гибких биороботов, которые управляются с помощью электромагнитных полей и способны осуществлять микрохирургические операции в организме человека.

Улучшение возможностей медицины – одна из важнейших задач для современных учёных. И в этом им успешно помогают роботы: они способны достать из тела человека опасные элементы и даже самостоятельно провести операцию.

Ещё один шаг навстречу микромеханизмам в медицине сделали учёные из Федеральной Политехнической школы Лозанны и Швейцарской высшей технической школы Цюриха, разработав новый универсальный способ создания биороботов. Эти усовершенствованные гибкие механизмы можно использовать (правда, пока лишь в теории) для доставки лекарств и выполнения операций в человеческом теле.

Новые биороботы отличаются от предшественников мягкостью, гибкостью и не требуют никаких отдельных двигателей. Они состоят из биосовместимого гидрогеля и магнитных наночастиц. У последних две функции: давать микророботам форму в процессе производства и заставлять их передвигаться, когда действует электромагнитное поле.

Конструирование одного такого робота происходит в несколько этапов. Наночастицы помещают в жидкий гидрогель, после чего электромагнитное поле распределяет их по различным частям робота. Затем наступает стадия полимеризации, во время которой гидрогель "застывает". Далее робот помещается в воду и в ней сам "складывается" нужным образом, в зависимости от расположения наночастиц внутри геля – так ему придаётся окончательная форма. Уже готового микробота электромагнитное поле заставляет плавать в нужных учёным направлениях.

Новый метод построения микророботов может в будущем заменить микрохирургические операции √ например, очистку закупоренных артерий.

Именно таким способом были созданы биороботы, полностью имитирующие бактерии (у них даже есть жгутики, помогающие передвигаться). Прототипом стала Trypanosoma brucei – это паразитический одноклеточный организм, который, в частности, является возбудителем распространённой в Африке сонной болезни. Переносит T. brucei муха цеце: при укусе микроорганизм использует плетевидный жгутик, чтобы проникнуть в кровь животного или человека.

По словам учёных, их робобактерии при внедрении в организм пациента, напротив, смогут выполнять множество полезных функций и во многих случаях исключат хирургическое вмешательство.

"Новый метод производства позволяет нам тестировать множество форм и комбинаций для получения наилучшего способа передвижения", — считает один из авторов работы Селман Сакар (Selman Sakar). — Наше исследование даёт ценную информацию о способе передвижения бактерий внутри человеческого тела и адаптирования к изменениям в нём".

Сейчас биороботы ещё пребывают на стадии разработки: учёным предстоит изучить реакцию организма и понять, могут ли гибкие механизмы вызвать у пациентов побочные эффекты.

Кроме того, швейцарская команда создала специальную платформу для тестирования конструкций роботов и способов их передвижения, чтобы их можно было усовершенствовать сразу после клинических испытаний.

Текст исследования опубликован в журнале Nature Communications.

Напомним, что ранее мы рассказывали о том, как инженеры научились управлять микроботами с помощью слабых магнитных полей.