Interior tubuh manusia sebagian besar mudah ditempa (ya, ini adalah istilah teknis), dan internal lembut kami tidak selalu mengatasi penempatan benda-benda kaku di dalamnya. Sudut tajam dapat merusak organ dan pembuluh darah, dan sistem pertahanan tubuh dapat mengelilingi benda asing dengan jaringan parut dan mencegahnya memenuhi fungsi yang ditugaskan padanya. Para peneliti sedang mengerjakan pembuatan
robot lunak yang tubuh akan lebih siap menerima, yang akan memungkinkan mesin untuk berinteraksi erat dengan jaringan tanpa mengorbankan keamanan.
Tiga robot eksperimental yang disajikan dirancang untuk tujuan yang berbeda - dua di antaranya adalah implan, dan yang ketiga adalah alat potensial untuk ahli bedah. Tetapi mereka semua menunjukkan kepada kami jenis robot yang lebih halus, yang muncul berkat material baru dan aktuator fleksibel.
Memeluk hati
Pada payudara 41 juta orang di seluruh dunia, jantung yang gagal secara bertahap kehilangan efektivitas, menyelesaikan tugas vital memompa darah. Beberapa pasien dengan gagal jantung termasuk dalam daftar tunggu transplantasi, sementara yang lain memiliki pompa logam, alat bantu ventrikel (
VAD ). Tetapi kehadiran VAD meningkatkan risiko pembekuan darah yang muncul ketika cairan mengalir di sepanjang permukaan logam atau plastik.
Dalam mencari pompa yang lebih baik, tim peneliti internasional menghasilkan
selongsong silikon yang memeluk jantung dari luar, melindungi aliran darah dari kontak dengan robot yang secara ritmis menekan jantung. Desain lengannya terinspirasi oleh struktur otot jantung. Lapisan dalamnya dikompres menggunakan cincin konsentris, dan yang luar seperti spiral. Pada tahap awal pengembangan, perangkat ini menggunakan 14 aktuator pneumatik (6 di lapisan konsentris, 8 di spiral), yang beroperasi secara terpisah dari pompa udara - ini memungkinkan para peneliti untuk memeriksa berbagai mode kompresi. Dalam percobaan dengan babi hidup, para peneliti menunjukkan bahwa perangkat dapat mengenali dan mencocokkan ritme alami jantung, menetapkan ritme yang merata yang mengoreksi kontraksi yang tidak dapat diandalkan.
Robot lunak berpotensi tidak hanya mampu mendukung tubuh yang gagal, menurut rekan penulis
Helen Roche , seorang postdoc di National University of Ireland. Pada bulan September, ia akan pindah ke MIT dan mulai bekerja sebagai dosen senior di bidang teknik mesin. "Dengan menyalin sifat alami organ, Anda lebih baik dapat membantunya - dan mungkin Anda dapat mencoba merehabilitasi atau membantu mengembalikan fungsi," katanya. "Jika Anda hanya mengambil semua fungsinya, dia tidak akan merasa lebih baik."
Obat dosis
Ketika berpikir tentang kronometer Swiss, kata sifat seperti "lunak" dan "lunak" tidak mungkin terlintas dalam pikiran pertama, jadi para peneliti dari Universitas Columbia mendapatkan lima besar untuk pendekatan kreatif mereka. Setelah mereproduksi mekanisme jam Malta dalam hidrogel lunak, mereka menciptakan
robot biokompatibel yang dapat menghitung waktu dan melepaskan dosis obat di dalam tubuh.
Samuel Sia , seorang profesor teknik biomedis di Universitas Columbia, menciptakan biobot berdasarkan arloji dengan satu gigi hidrogel sederhana yang menjadi tempat nanopartikel besi tertanam. Ini memungkinkan para peneliti untuk memutarnya dengan magnet luar. Setiap klik berikutnya membuka ruang kosong yang mampu melepaskan dosis cairan. Sia menyarankan bahwa dalam pengobatan kanker, implan semacam itu dapat memberikan pengiriman lokal obat kemoterapi untuk membersihkan sisa tubuh dari efek racun dari obat tersebut. Setelah menguji perangkat pada tikus dengan kanker tulang, ia menemukan bahwa obat-obatan yang dikirim oleh biobot membunuh lebih banyak sel tumor dan menyelamatkan lebih banyak sel dari seluruh tubuh daripada sistem kemoterapi yang khas. Selain itu, karena adanya panel kontrol eksternal, dosis dapat ditentukan atas permintaan dokter.
Bagian tersulit adalah mendapatkan bahan yang sempurna, kata Sia, tidak terlalu lembut, tidak terlalu keras. "Saya tidak ingin kehilangan sifat menyenangkan dari hidrogel, tetapi jika bahan tersebut dikompresi seperti ubur-ubur, Anda tidak akan membuat robot dari itu," katanya. "Itu harus cukup kuat untuk bekerja seperti mesin implan kecil."
Dengan lembut meraih
Ahli bedah modern menggunakan banyak alat berbeda untuk bekerja dengan organ internal Anda. Misalnya, satu alat dapat digunakan untuk memindahkan lapisan lemak, yang lain - untuk memotong tumor pada ginjal. Ahli bedah dengan saksama mencoba menghindari kerusakan yang tidak perlu pada daging halus, dan mungkin lebih mudah bagi mereka untuk mencapai ini dengan menggunakan alat lunak dari Xuanhe Zhao.
Zhao, seorang associate professor di MIT, mengkhususkan diri dalam berbagai macam mekanisme, dan telah mengembangkan
beberapa perangkat hidrogel
robot , yang masing-masing adalah kubus berongga yang saling bertautan. Untuk mengaktifkan perangkat, jarum suntik menuangkan air ke dalam robot dengan cara yang berbeda, sehingga robot meluruskan atau memutar, menghasilkan gerakan yang cepat dan kuat. Salah satu robot tersebut, menyerupai tangan lima jari, mendemonstrasikan seni dengan menangkap ikan mas yang mengambang, dan kemudian melepaskannya tanpa merusaknya. Tim Zhao bekerja dengan para peneliti medis untuk membuat "tangan" hidrogel yang dapat memegang organ selama operasi robot.
Aplikasi lain dari teknologi ini adalah robot yang memutar di sekitar usus dan menekannya secara ritmis, meniru gerakan peristaltik yang menyerupai gelombang, mempromosikan makanan di sepanjang saluran pencernaan. Sepertinya robot lembut besok bisa mengambil apa pun di dalam tubuh.