تكون الأجزاء الداخلية لجسم الإنسان قابلة للطرق في الغالب (نعم ، هذا مصطلح تقني) ، ولا تتعامل دواخلنا الداخلية اللينة دائمًا مع وضع الأشياء الصلبة فيها. يمكن أن تتسبب الزوايا الحادة في تلف الأعضاء والأوعية الدموية ، ويمكن لنظام الدفاع عن الجسم أن يحيط بالجسم الغريب بنسيج ندبي ويمنعه من أداء الوظيفة الموكلة إليه. يعمل الباحثون على تصنيع
الروبوتات اللينة التي سيقبلها الجسم بسهولة أكبر ، مما سيسمح للآلات بالتفاعل بشكل وثيق مع الأنسجة دون المساس بالسلامة.
تم تصميم الروبوتات التجريبية الثلاثة المقدمة لأغراض مختلفة - اثنان منهم يزرعان ، والثالث هو أداة محتملة للجراح. لكنهم جميعًا يظهرون لنا نوعًا أكثر حساسية من الروبوتات ، والتي ظهرت بفضل المواد الجديدة والمشغلات المرنة.
القلب المعانق
في ثديي 41 مليون شخص حول العالم ، تفقد القلوب الفاشلة فعاليتها تدريجيًا ، وتكمل المهمة الحيوية لضخ الدم. يوجد بعض المرضى الذين يعانون من قصور في القلب على قائمة انتظار الزرع ، في حين أن آخرين لديهم مضخات معدنية وأجهزة مساعدة البطين (
VADs ). لكن وجود VAD يزيد من خطر تجلط الدم الذي يظهر عندما يتدفق السوائل على طول الأسطح المعدنية أو البلاستيكية.
بحثًا عن مضخة أفضل ، أنتج فريق دولي من الباحثين غلافًا
سيليكونيًا يعانق القلب من الخارج ، ويحمي مجرى الدم من الاتصال بروبوت يضغط القلب بشكل إيقاعي. تصميم الكم مستوحى من بنية عضلة القلب. يتم ضغط الطبقة الداخلية باستخدام حلقات متحدة المركز ، والطبقة الخارجية مثل اللولب. في مرحلة مبكرة من التطوير ، يستخدم الجهاز 14 محركًا هوائيًا (6 في طبقة متحدة المركز ، 8 في لولب) ، والتي تعمل بشكل منفصل عن مضخة الهواء - وهذا يسمح للمُجربين بفحص أوضاع الضغط المختلفة. في تجربة مع الخنازير الحية ، أظهر الباحثون أن الجهاز يمكنه التعرف على الإيقاع الطبيعي للقلب ومطابقته ، ووضع إيقاع متساوٍ يصحح الانقباضات غير الموثوقة.
من المحتمل ألا تكون الروبوتات الناعمة قادرة فقط على دعم الجسم الفاشل ، وفقًا للمؤلفة المشاركة
هيلين روش ، وهي باحثة ما بعد الدكتوراه في جامعة أيرلندا الوطنية. في سبتمبر ، ستنتقل إلى معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وتبدأ العمل كمحاضر أول في الهندسة الميكانيكية. وتقول: "من خلال نسخ الخصائص الطبيعية للعضو ، من الأفضل أن تكون قادرًا على مساعدته - وربما يمكنك محاولة إعادة تأهيله أو مساعدته على استعادة وظائفه". "إذا تولت ببساطة جميع وظائفها ، فلن يشعر بتحسن".
دواء الجرعات
عند التفكير في الكرونومتر السويسري ، من غير المرجح أن تتبادر إلى الذهن صفات مثل "لينة" و "قابلة للطرق" أولاً ، لذلك يحصل الباحثون من جامعة كولومبيا على الخمسة الأوائل لنهجهم الإبداعي. بعد إعادة إنتاج آلية الساعة المالطية في هيدروجيل ناعم ، قاموا بإنشاء
روبوت متوافق حيويًا يمكنه حساب الوقت وإطلاق جرعات الدواء داخل الجسم.
صمم
صامويل سيا ، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية في جامعة كولومبيا ، روبوتًا بيولوجيًا يعتمد على ساعة مزودة بمعدات هيدروجيل بسيطة واحدة يتم تضمين جزيئات الحديد النانوية فيها. هذا يسمح للباحثين بتدويره بمغناطيس خارجي. تفتح كل نقرة تالية غرفة مجوفة قادرة على إطلاق جرعة من السوائل. تقترح Sia أنه في علاج السرطان ، يمكن لهذه الغرسات أن توفر توصيلًا محليًا لأدوية العلاج الكيميائي لتخليص بقية الجسم من الآثار السامة للدواء. بعد اختبار الجهاز لدى الفئران المصابة بسرطان العظام ، وجد أن الأدوية التي يرسلها الروبوت الحيوي قتلت المزيد من الخلايا السرطانية ونجحت في الحفاظ على عدد أكبر من خلايا الجسم أكثر من أنظمة العلاج الكيميائي النموذجية. علاوة على ذلك ، نظرًا لوجود لوحة تحكم خارجية ، يمكن تحديد الجرعات بناءً على طلب الطبيب.
تقول Sia أن الجزء الأصعب هو الحصول على المادة المثالية ، وليست ناعمة جدًا ، وليست صلبة جدًا. يقول: "لا أريد أن أفقد الخصائص اللطيفة للهيدروجيل ، ولكن إذا تم ضغط المادة مثل قنديل البحر ، فلن تصنع الروبوتات منها". "يجب أن تكون قوية بما يكفي للعمل مثل آلة صغيرة قابلة للزرع."
يمسك بلطف
يستخدم الجراحون الحديثون العديد من الأدوات المختلفة للعمل مع أعضائك الداخلية. على سبيل المثال ، يمكن استخدام أداة واحدة لإزالة طبقة الدهون ، وأخرى - لقطع ورم في الكلية. يحاول الجراحون بدقة تجنب الضرر غير الضروري للجسد الرقيق ، وقد يكون من الأسهل عليهم تحقيق ذلك باستخدام أدوات ناعمة من Xuanhe Zhao.
Zhao ، أستاذ مشارك في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، متخصص في أنواع مختلفة من الآليات ، وقد طور
العديد من أجهزة هيدروجيل
الروبوتية ، كل منها عبارة عن مكعبات مجوفة متداخلة. لتنشيط الجهاز ، تقوم المحقنة بسكب الماء في الروبوت بطرق مختلفة ، بحيث يستقيم الروبوت أو يلتوي ، مما يؤدي إلى حركات سريعة وقوية. أظهر أحد هذه الروبوتات ، الذي يشبه يدًا بخمس أصابع ، فنه من خلال اصطياد سمكة ذهبية عائمة ، ثم إطلاقها دون الإضرار بها. يعمل فريق Zhao مع الباحثين الطبيين لخلق "أيدي" هيدروجيل يمكنها حمل الأعضاء أثناء الجراحة الروبوتية.
تطبيق آخر لهذه التقنية يمكن أن يكون روبوتًا يلتف حول الأمعاء ويضغط عليه بشكل إيقاعي ، ويقلد حركات التمعج التي تشبه الموجة ، ويعزز الطعام على طول الجهاز الهضمي. يبدو أن روبوتات الغد الناعمة يمكن أن تجذب أي شيء داخل الجسم.