Newsy

Zmiennokształtne roboty mogą zrewolucjonizować medycynę. Pojawią się nowe możliwości małoinwazyjnych metod leczenia

2023-02-23  |  06:25
Mówi:prof. Carmel Majidi
Funkcja:profesor inżynierii mechanicznej
Firma:Carnegie Mellon University, Sun Yat-Sen University
  • MP4
  • Naukowcy z Carnegie Mellon University w Pittsburghu opracowali metalowego robota, zdolnego do przechodzenia z fazy stałej w ciekłą pod wpływem temperatury. Takie urządzenie może zrewolucjonizować wiele obszarów medycyny. Robot szybko dotrze do chorych miejsc i zaaplikuje tam lek lub skutecznie i nieinwazyjnie usunie ciała obce. Naukowcy badają teraz bezpieczeństwo kontaktu zastosowanych w robocie materiałów z komórkami ludzkiego organizmu. Urządzenie może się sprawdzić również poza medycyną – na przykład w naprawianiu trudno dostępnych podzespołów w urządzeniach elektronicznych.

    – Rośnie zapotrzebowanie na małoinwazyjne zabiegi chirurgiczne i diagnostykę medyczną z wykorzystaniem miękkich materiałów, które mogą zmieniać kształt, które można łatwo formować i zmieniać ich sztywność. Nasze badania opierają się na wieloletniej pracy nie tylko moich współpracowników z Chin, ale badaczy z całego świata, zajmujących się opracowaniem reagujących na pole magnetyczne miękkich układów o niewielkich rozmiarach mających zastosowanie w medycynie – mówi w wywiadzie dla agencji Newseria Innowacje Carmel Majidi, profesor inżynierii mechanicznej w Carnegie Mellon University i Sun Yat-sen University.

    Stworzony przez naukowców zmiennokształtny robot powstał z inspiracji organizmami strzykw, morskich bezkręgowców, które potrafią zmieniać sztywność swojego ciała – z twardego na bardzo miękki i wiotki. Innowacyjne urządzenie jest wykonane z galu, który topnieje w niskiej temperaturze, i mikrocząsteczek magnetycznych. Można je wykorzystać w medycynie, zwłaszcza do usuwania ciał obcych na przykład z żołądka, czy podawania leków bezpośrednio do miejsca wchłaniania lub do miejsca zmienionego chorobowo.

    Można sobie wyobrazić także inne zastosowania, takie jak przeprowadzanie biopsji czy badań diagnostycznych – wymienia prof. Carmel Majidi.

    Gal topnieje w temperaturze 29,8 st. Celsjusza. W kontakcie z ciepłotą ludzkiego ciała będzie więc łatwo przechodził w fazę ciekłą. Cząsteczki magnetyczne mają za zadanie sprawić, aby zmianą kształtu urządzenia można było sterować za pomocą pola magnetycznego. Można zastosować do tego magnes stały lub elektromagnes, który wysyła fale magnetyczne do substancji, wpływając na jej kształt i ruch. Stworzony przez badaczy robot może się poruszać z prędkością około 15 cm/s, a w fazie stałej przenosić ciężary o masie nawet 30-krotnie większej niż własna. Testowany w modelu żołądka robot, będąc w fazie ciekłej, owijał się wokół ciała obcego, po czym bezpiecznie wyprowadzał je poza narząd. W odwrotnym procesie urządzenie dostarczało ładunek, co obrazuje potencjał związany z dostarczaniem leku.

    – Moja grupa badawcza obecnie zajmuje się bezpieczeństwem i biozgodnością tych materiałów z tkankami ludzkimi. Proponujemy ich wykorzystanie w medycynie, ale najpierw musimy potwierdzić, że nie będą one reagować z tkankami w sposób niebezpieczny lub niekorzystny. Trzeba je przebadać pod kątem toksyczności i wpływu na śmierć komórek – zastrzega ekspert.

    Zmiennokształtne roboty mogą być przydatne również jako narzędzia inżynieryjne. Naukowcy zademonstrowali między innymi, jak płynna postać robota może stać się uniwersalną śrubą do zastosowania w trudno dostępnych miejscach. Działa ona, wpływając do gniazda śruby, a następnie w niej krzepnąc. Urządzenia takie jak to opracowane przez zespół profesora Majidi będzie można sklasyfikować jako segment rynku robotyki miękkiej. Ten, według Allied Market Resarch, w 2019 roku osiągnął obroty w wysokości niemal 600 mln dol. Do 2027 roku jego wartość wzrośnie do 3,41 mld dol.

    – Istnieje jeszcze jeden niezwykle interesujący obszar zastosowania tych materiałów – w miękkich, rozciągliwych, odpornych na uszkodzenia i samonaprawialnych urządzeniach elektronicznych. Ponieważ elektronika i komputery stają się coraz powszechniejsze w codziennym życiu, idzie za tym coraz większe zapotrzebowanie na urządzenia elektroniczne o wytrzymałości podobnej do tkanek nerwowych i skóry. Materiały te powinny być nie tylko miękkie i zmiennokształtne, dobrze tolerowane przez organizm i sprawdzać się w styczności z innymi przedmiotami, ale także mieć zdolność regeneracji w przypadku uszkodzenia – wskazuje naukowiec.

    Czytaj także

    Kalendarium

    Więcej ważnych informacji

    Jedynka Newserii

    Jedynka Newserii

    Ochrona środowiska

    Zielona transformacja wiąże się z dodatkowymi kosztami. Mimo to firmy traktują ją jako szansę dla siebie i Europy

    Bez zaangażowania największych firm, które ograniczają własny ślad węglowy, będzie trudno o transformację energetyczną. Jak wynika z danych Europejskiego Banku Inwestycyjnego, w ubiegłym roku 61 proc. przedsiębiorstw z UE zainwestowało w walkę ze zmianą klimatu. Choć z tymi inwestycjami wiążą się zwykle ogromne koszty, część firm traktuje je jako szansę na podniesienie swojej konkurencyjności. Wśród znaczących korzyści podnoszą też kwestię zmniejszania zależności od dostaw surowców energetycznych z innych krajów.

    Prawo

    Rolnicy z Wielkopolski i Opolszczyzny protestują przeciwko likwidacji ich miejsc pracy. Minister rolnictwa deklaruje szukanie rozwiązań

    W czwartek 24 kwietnia pracownicy towarowych gospodarstw rolnych z województw wielkopolskiego i opolskiego protestowali przed Ministerstwem Rolnictwa i Rozwoju Wsi w Warszawie. To już kolejny – po poznańskim – protest, który ma zwrócić uwagę na opieszałość urzędników w związku z zagospodarowaniem zwracanych do Zasobu Skarbu Państwa dzierżawionych gruntów, na których dziś prowadzona jest działalność rolnicza. Minister Czesław Siekierski przyjął delegację pracowników, która przekazała petycję z postulatami wymagającymi pilnych działań urzędniczych.

    Prawo

    W połowie maja pierwszym pakietem deregulacyjnym zajmie się Senat. Trwają prace nad drugim pakietem

    Zgodnie z zaplanowanym porządkiem obrad na posiedzeniu 14–15 maja Senat zajmie się pierwszym pakietem deregulacyjnym, przygotowanym przez Ministerstwo Rozwoju i Technologii. Przyjęty w ubiegłym tygodniu przez Sejm dokument zawiera około 40 rozwiązań, które mają ułatwić prowadzenie biznesu. W ciągu kilku miesięcy efekty mają być odczuwalne dla przedsiębiorców. Jednocześnie trwają już prace nad kolejnymi propozycjami deregulacyjnymi.

    Partner serwisu

    Instytut Monitorowania Mediów

    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.