Ein „Milliroboter“ klettert durch den Darm, um Medikamente zu verabreichen

Gianluca Riccio

Millirobot Lunge Darm

Lungen und Eingeweide sind selbst für die fortschrittlichsten Softroboter schwierige Szenarien: Jetzt werden erhebliche Fortschritte es ihnen ermöglichen, zu klettern.

Winzige Roboter mit formbaren, flexiblen Körpern und spitzen Füßen könnten eines Tages an den glitschigen, feuchten Innenwänden ihrer Lungen und Eingeweide entlang kriechen, um Medikamente und medizinische Sensoren an schwer zugängliche Stellen zu transportieren.

Die neuen „Millirobots“ (wenige Millimeter lang) haben „Pfoten“, die an den Oberflächen der Stoffe haften bleiben, ohne den Halt zu verlieren. Sie können auch Stößen standhalten und auf einer Oberfläche an Ort und Stelle bleiben, wenn Flüssigkeiten darüber fließen. Das sind typische Szenarien in Körperteilen, die von Atmung und Verdauung betroffen sind, wie Darm und Lunge.

Diese Art von Gerät, drahtlos und in der Lage, in den menschlichen Körper (sogar kopfüber) zu klettern, stellt "einen bedeutenden Meilenstein in der weicher Roboter", Er sagt Metin Sitti des Max-Planck-Instituts in Deutschland.

Eine weitere Kraft

Schon der erste von entwickelte Milliroboter war unheilvoll: Er konnte auf biologischem Gewebe laufen, rollen, schwimmen, springen und kriechen. Es war jedoch nicht in der Lage, sich an die komplexen Oberflächen menschlicher Organe wie den Darm zu klammern und sie zu erklimmen. Dies ist ein großer Fortschritt.

Der Co-Autor der Studie, Xiao Guang Dong von der Vanderbilt University in den USA, sagt, der Schlüssel sei gewesen, den winzigen Roboter mit zwei Stachellagern auszustatten, ähnlich den kleinen „Dornen“ von Pflanzen, die an der Kleidung haften. Wenn sie mit einer dünnen Schicht Chitosan (einer Substanz, die in Garnelenschalen vorkommt) bedeckt sind, ermöglichen diese winzigen Stacheln, dass sich die Beine des Roboters an der Schleimschicht der Lunge oder des Darms festsetzen.

Eine kleine Armee für Darm und Lunge

Bei Tests an Schweinegewebe stellten die Forscher fest, dass der Roboter weiter klettert und sich an „sehr rutschigem“ und oft zerknittertem biologischem Gewebe festklammert, selbst wenn der Stoff geschüttelt oder mit Wasser gewaschen wird.

Die Forscher verwendeten eine nahegelegene Maschine, die Magnetfelder manipuliert, um die Bewegungen des Roboters innerhalb der Organe zu steuern. Da der Körper des Roboters aus einem dehnbaren magnetischen Metall besteht, biegt und dreht er sich als Reaktion auf die Befehle der Maschine.

Mögliche Anwendungen

Der ultradünne Milliroboter (er ist nur 3,7 mm lang und 1,5 mm breit) kann eine Last tragen, die das 20-fache seines Eigengewichts beträgt, sagt der Co-Autor Yingdan Wu , ebenfalls vom Max-Planck-Institut. Das bedeutet, dass es Medikamente, drahtlose elektronische Sensoren, Medikamentenpartikel oder sogar Mikronadeln und Biopsiematerialien in den Darm und die Lunge transportieren könnte. 

Da Mikrospikes nur an der Schleimschicht haften, verursachen sie keine Schäden am Lungen- und Darmgewebe selbst, sagt Wu. Es bleibt nur, die nächsten Forschungsstadien abzuwarten, aber der stille Marsch, der die Mikroroboter immer näher an unseren Körper bringt, geht weiter.

Forschungsreferenz: Wissenschaft Fortschritte , DOI: 10.1126 / sciadv.abn3431

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