Miniaturowy robot może usprawnić małoinwazyjną chirurgię. Urządzenie jest inspirowane organizmem gekona i ruchami gąsienic [DEPESZA]
Kanadyjscy naukowcy wykorzystali sposób poruszania się gąsienic i gekonów do zbudowania miękkiego robota wspinającego się. Chociaż już wcześniej tworzono urządzenia inspirowane ruchami i budową tych zwierząt, to naukowcom z Waterloo Institute for Nanotechnology udało się zachować miniaturową konstrukcję robota, a także zdalne sterowanie nim. Dzięki temu GeiwBot może znaleźć zastosowanie w medycynie i przeprowadzać małoinwazyjne zabiegi wewnątrz ludzkiego organizmu.
– Inspiracją do stworzenia robota były systemy biologiczne występujące w przyrodzie. Tę dziedzinę badań określa się mianem biomimetyki lub biomimikry. Chociaż człowiek jest w stanie zaprojektować wiele niezwykłych rzeczy, nie możemy zapominać o naturze, w której szereg konstrukcji istnieje już od milionów lat. Badając takie systemy, możemy opracować proste i sprytne rozwiązania różnych problemów. Inspiracją do stworzenia GeiwBota ‒ robota zdolnego do swobodnego poruszania się w sposób ciągły ‒ było połączenie techniki wspinania się gekona i ruchu gąsienicy – wyjaśnia w rozmowie z agencją Newseria Innowacje dr Boxin Zhao z Wydziału Inżynierii Chemicznej Waterloo Institute for Nanotechnology.
Niezwykła zdolność gekonów do wspinania się jest ściśle związana z unikalną strukturą powierzchni ich kończyn porośniętych keratynowymi mikrowłoskami. Taką budowę wykorzystali też naukowcy z Kanady.
– GeiwBot składa się z trzech elementów: stopy, nogi i tułowia. Stopa jest wykonana z syntetycznej, magnetycznej folii samoprzylepnej o filarowej konstrukcji mikronowej wielkości. Konstrukcja ta imituje mikrostrukturę opuszków palców gekonów, które poruszają się tak, by idealnie dopasować się do powierzchni, po której zwierzę się wspina. Dodatki magnetyczne zapewniają wytrzymałość, poprawiając przyczepność robota do powierzchni w przypadku wystawienia na działanie pola magnetycznego. Ruch uzyskuje się poprzez wystawienie tułowia i nogi na działanie promieni UV. Powodują one, że elastomery ciekłokrystaliczne, tzn. specjalny rodzaj tworzywa sztucznego, ulegają wygięciu. Poprzez naprzemienne stosowanie promieni UV i pola magnetycznego robot wspina się po powierzchni, a jego ruch przypomina misterny taniec – mówi dr Boxin Zhao.
Inżynierowie już wcześniej inspirowali się tymi zwierzętami, tworząc roboty przeznaczone do chodzenia po ścianach i sufitach. Dotychczas tworzone urządzenia wspinają się, korzystając z pneumatycznych lub elektrostatycznych nóżek zintegrowanych z miękkimi siłownikami przypominającymi mięśnie. Zużywają one jednak dużo energii do tego, by utrzymywać stabilność. Często też muszą być połączone z urządzeniem sterującym za pomocą kabla. Robot opracowany przez Kanadyjczyków jest pozbawiony tych wad, co otwiera drogę do szerokiego zastosowania.
– Zastosowane rozwiązania umożliwiły zachowanie miniaturowej konstrukcji robota. Brak systemów okablowania na potrzeby zapewnienia ruchu i przyczepności oraz możliwość swobodnego poruszania się robota pozwalają na dodatkowe zmniejszenie jego rozmiaru, co do tej pory było trudne do osiągnięcia – podkreśla naukowiec z Waterloo Institute for Nanotechnology. – Poruszający się swobodnie miękki robot otwiera drogę do potencjalnych zastosowań chirurgicznych poprzez zdalne sterowanie wewnątrz ludzkiego ciała.
Robot ma około 4 cm długości, 3 mm szerokości i 1 mm grubości. Badacze podkreślają, że jego rozmiar stwarza dużo możliwości zastosowania w różnych dziedzinach, a jedną z nich jest medycyna, np. chirurgia małoinwazyjna czy biopsje. Robot mógłby na przykład pobierać próbkę tkanki do dalszych badań lub przesuwać stent, by odblokować zatkane naczynie krwionośne.
– Przeprowadzone badania stanowią znaczący krok w rozwoju najnowocześniejszych innowacji w dziedzinie miękkiej robotyki. W ramach kolejnego etapu badań prawdopodobnie skupimy się na opracowaniu miękkiego, wspinającego się robota napędzanego w całości światłem. Nie będzie wymagał zastosowania pola magnetycznego i wykorzysta promieniowanie bliskiej podczerwieni zamiast światła UV, co pozwoli poprawić jego biokompatybilność. Idealnie byłoby, gdyby ulepszony GeiwBot 2.0 był w stanie poruszać się dzięki pojedynczemu źródłu bliskiej podczerwieni, które emituje impulsy o różnej długości fali, a każda długość fali wyzwoliłaby inny ruch GeiwBota – zapowiada dr Boxin Zhao.
Według Allied Market Research światowy rynek biomimetyki medycznej przekroczył w 2021 roku 35 mld dol. przychodów. Do 2031 roku jego wycena zbliży się do 69 mld dol.
Czytaj także
- 2025-02-07: Nowoczesne formy podania leków pozwalają uniknąć hospitalizacji. To duże ułatwienie dla pacjentów z chorobami przewlekłymi
- 2025-02-05: Sztuczna inteligencja dużym wsparciem w diagnostyce. Może być szczególnie cenna w chorobach rzadkich
- 2024-10-17: Sztuczna inteligencja coraz mocniej wchodzi w medycynę. Potrzebna wielka baza danych pacjentów
- 2024-10-25: Ruch robotów coraz bardziej podobny do człowieka i zwierząt. Sztuczne mięśnie mogą zmienić sposób ich projektowania
- 2024-10-10: Pracujący personel medyczny coraz mocniej odczuwa skutki braków kadrowych w ochronie zdrowia. Zmagają się z wypaleniem zawodowym i chcą odejść z zawodu
- 2024-09-30: Giganci farmaceutyczni inwestują w sztuczną inteligencję. Chcą szybciej i taniej opracowywać kandydatów na leki
- 2024-09-23: Sztuczna inteligencja znacząco przyspiesza opracowywanie przeciwciał. To rewolucja w farmacji na skalę odkrycia prądu
- 2024-08-27: Ogromny postęp w leczeniu dotychczas nieuleczalnego rdzeniowego zaniku mięśni. Poprawę stanu zdrowia i kondycji psychicznej odnotowało aż 80 proc. pacjentów
- 2024-08-30: Branża logistyki coraz bardziej zautomatyzowana. Rozładunkiem towaru zajmują się autonomiczne wózki, a inwentaryzacją roboty stukrotnie szybsze niż człowiek
- 2024-06-18: Reforma UE ma wzmocnić europejskie bezpieczeństwo lekowe. Konieczne będą też inwestycje w produkcję leków
Kalendarium
Więcej ważnych informacji
Jedynka Newserii

Przemysł

Polski przemysł meblarski traci na konkurencyjności. Coraz więcej mebli trafia na krajowy rynek z zagranicy
Pozycja polskiego przemysłu leśno-drzewnego rosła systematycznie przez ostatnie kilkanaście lat. Obecnie Polska jest wśród liderów w produkcji i eksporcie okien, podłóg czy mebli z drewna w Europie. Mniejsza dostępność krajowego surowca, eksport z Chin i Wietnamu oraz wysokie koszty pracy i energii sprawiają jednak, że spada konkurencyjność polskich producentów – podkreśla branża i dodaje, że ceny drewna w Polsce należą do najwyższych w Europie. Dlatego też apeluje o stabilność i jasne reguły w zakresie ustalania cen sprzedaży drewna przez Lasy Państwowe.
Polityka
Eskalacja konfliktu w Afryce Środkowej. Europosłowie wzywają do zawieszenia umowy UE–Rwanda na dostawy surowców

Narasta konflikt między wspieranymi przez rwandyjską armię rebeliantami a Demokratyczną Republiką Konga. Wojna toczy się przede wszystkim o ogromne złoża surowców – przede wszystkim kobaltu, koltanu, tantalu czy złota. Sieć EurAc, skupiająca europejskie organizacje pozarządowe, oskarżyła UE jako współwinną kryzysu. W 2024 roku Unia podpisała z Rwandą umowę o wydobyciu minerałów, która miała zabezpieczyć dostawy materiałów niezbędnych do zielonej transformacji. O zawieszenie umowy zaapelowali europosłowie w rezolucji przyjętej 13 lutego.
Ochrona środowiska
Spływające resztki nawozów największym zagrożeniem dla Bałtyku. Pojawiają się nowe wyzwania związane z energetyką wiatrową

Eutrofizacja wód Bałtyku wciąż jest największym zagrożeniem dla ekosystemów – mówią ekolodzy. Na znaczeniu zyskuje też zanieczyszczenie mikroplastikiem, a w kolejnych latach pojawią się wyzwania związane z budową i eksploatacją morskich farm wiatrowych. Z jednej strony chodzi o emisję zanieczyszczeń plastikowych, a z drugiej – o hałas negatywnie oddziałujący na organizmy posługujące się echolokacją. W Bałtyku jest to morświn, którego populacja nawet bez tego jest krytycznie zagrożona wyginięciem – liczy zaledwie pół tysiąca osobników.
Partner serwisu
Szkolenia

Akademia Newserii
Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.