In den letzten Jahren haben Wissenschaftler auf der ganzen Welt nach Möglichkeiten gesucht, Nanoroboter zur Behandlung von Krankheiten einzusetzen. Sie werden in den menschlichen Körper eingeführt, um Medikamente abzugeben oder Operationen durchzuführen, die maximale Genauigkeit erfordern (z. B. das Verstopfen verstopfter Arterien). Solche Roboter ersetzen eine invasive, oft komplexe Operation und können die Medizin erheblich optimieren - und jetzt ist diese Realität näher als je zuvor.
Augenausternroboter
Mikroskopische medizinische Roboter haben ein Problem: Es ist fast unmöglich, zumindest einige Motoren und Antriebe zu installieren, da kaum Platz für die erforderliche Elektronik vorhanden ist. Da die Augenflüssigkeit sehr spezifische Eigenschaften aufweist, ist der übliche Antrieb nicht zum Bewegen von mikroskopischen Robotern geeignet.
Es stellte sich heraus, dass es sich bei der Lösung um Austernroboter handelte, die einen Hubkolbenantrieb verwenden, dh sich vorwärts und rückwärts bewegen und keine normale Kreisrotation.
Forscher des Max-Planck-Instituts für intelligente Systeme (Deutschland) unter der Leitung von Professor Pir Fischer haben herausgefunden, dass austernförmige Roboter ideale Schwimmer in
nicht-Newtonschen Flüssigkeiten sind .
Heute fungiert der Austernroboter als Grundstruktur zukünftiger Mikroroboter.
Ein mikroskopisch kleiner Roboter, der durch die Adern eines Kriechens schwebt
Spezialisten des Harbin Technical Institute (China) haben einen mikroskopischen Roboter entwickelt, der mit der schnellsten Art zu schwimmen durch menschliche Venen schwimmen kann - einem Kriechen. Das Gerät erreicht eine Größe von 5 Mikrometern und kann mit einer Geschwindigkeit von 10 μm / s über eine Entfernung von 50 Metern pro Monat schwimmen. Im Blut sinkt seine Geschwindigkeit auf 5,5 μm / s, was ihn jedoch nicht daran hindert, rechtzeitig Medikamente an das richtige Organ abzugeben.
Der Körper des Mikroroboters besteht aus Gold, und die Arbeitszeiger bestehen aus Nickel. Dank einer Änderung des Magnetfelds können die Wissenschaftler des Instituts die Schwimmrichtung leicht steuern und den Roboter dazu zwingen, seine Hände zu bewegen. Der Roboter ist zwar immer noch zu klein, um dem Körper die erforderliche Menge an Medikamenten zuzuführen, und die Einführung einer Gruppe von Robotern in die Vene ist gefährlich: Es wird nicht möglich sein, jeden von ihnen einzeln zu steuern.
Entwickler planen eine tiefgreifende Überarbeitung. Dazu verwenden sie biologisch abbaubare Materialien, vergrößern den Roboter und modifizieren das Schwimmsystem, sodass Sie mehrere mikroskopisch kleine Ärzte gleichzeitig in eine Vene führen können. Klinische Studien mit Mikrorobotern sind für 10 Jahre geplant.
Roboterbakterien von Entwicklern der EPFL und der ETHZ
Wissenschaftler der EPFL- und ETHZ-Institute haben einen Roboter entwickelt, der die Struktur eines Bakteriums aufweist, das afrikanische Trypanosomiasis (Schlafkrankheit) verursacht. Das Bakterium bewegt sich mit Hilfe eines Flagellums und kann es zum richtigen Zeitpunkt falten. Nach dem gleichen Prinzip haben Wissenschaftler, nachdem sie die meisten Optionen verworfen haben, einen mikroskopischen Roboter entwickelt, der die Struktur dieses Bakteriums wiederholt und ein Flagellum aufweist, das es einfach macht, sich im Blut zu bewegen.
Bakterienförmige Roboter bestehen aus flexiblen Materialien und haben keine Bewegungsantriebe. Sie bestehen aus einem biokompatiblen Hydrogel und magnetischen Nanopartikeln, die es unter dem Einfluss eines Magnetfelds ermöglichen, die Form eines Mikroroboters zu ändern und ihn im Blut bewegen zu lassen.
Wissenschaftler müssen die Entwicklung noch auf Nebenwirkungen testen und Tests durchführen, um eine Gruppe von Mikrorobotern zu kontrollieren.
Ein Roboter, der dem Magen Medikamente liefert
Die Universität von Kalifornien, San Diego (USA), veröffentlichte einen
Bericht über den erfolgreichen Transport des Arzneimittels zum Magen einer experimentellen Maus im letzten Jahr unter Verwendung eines mikroskopischen Roboters. Die Hauptaufgabe des Mikroroboters bestand darin, Goldpartikel an die Magenwand der Maus abzugeben (Nachahmung des Arzneimittels), da sich dieses Metall unter dem Einfluss seines Magensaftes nicht auflöst.
Zink-Nanobots bewegten sich im Magen aufgrund einer chemischen Reaktion, die durch den Kontakt von Zink mit Magensaft verursacht wurde. Infolgedessen bildeten sich Mikrobläschen aus Wasserstoff, die den Roboter vorwärts bewegten. Der Mikroroboter legte in 7 Minuten eine Strecke von 2,5 cm zurück.
Nachdem der Nanobot seine Aufgabe erfüllt hatte, untersuchten die Wissenschaftler die Füllung des Magens der Maus. Es stellte sich heraus, dass der Mikroroboter ein Stück Gold an die richtige Stelle an der Magenwand lieferte, ohne Nebenwirkungen zu verursachen. Wissenschaftler verfeinern den Nanoroboter weiter und verbessern seine Technologie und Methoden zur Arzneimittelabgabe.
Drexel University Roboter Naniten
Forscher der Universität Drexel (USA) zeigten der Öffentlichkeit ihre neueste Entwicklung - Nanoroboter in Form von Ketten aus mikroskopischen Kugeln. Die Geräte wurden zu Ketten von 3 bis 13 Kugeln geformt: Je länger es ist, desto schneller bewegt sich der Nanoroboter.
Um den Roboter zu bewegen, wurde ein Magnetfeld verwendet, das die Kette wie eine Schraube drehte. Je schneller sich das Magnetfeld drehte, desto schneller drehte sich die Kette. Die hohe Rotationsfrequenz des Magnetfeldes führte zur Verformung der Kette und ihrer Trennung in kleinere Verbindungen von 3-4 Kugeln. Die maximale Geschwindigkeit der Nanoroboterbewegung, die wir fixieren konnten, betrug 17,85 μm / s.
Wissenschaftler arbeiten weiter an der Verbesserung des Geräts. Es ist geplant, die Entwicklung für die Arzneimittelabgabe im gesamten Körper unter Verwendung des Kreislaufsystems zu nutzen.
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