TEMABROJA
Mikrorobotika / Medicina
Mikroroboti na daljinski
Tokom nekoliko proteklih godina, naučnici
širom sveta istraživali su načine
korišćenja minijaturnih robota u svrhe
efikasnijeg lečenja različitih bolesti.
Ovi roboti su osmišljeni za to da budu
uvedeni unutar ljudskog tela gde mogu ciljano primenjivati
lekove na specifičnim mestima ili izvesti
precizne radnje poput čišćenja začepljenh arterija.
Ako zamene invazivnu, često komplikovanu hirurgiju,
oni bi mogli značajno da unaprede medicinu.
Naučnik Selman Sakar (Univerzitet u Lozani, Švajcarska)
radi zajedno sa Hen-Wei Huang i Bradley Nelsonom
iz Ciriha na razvijanju jednostavnog, svestrano
upotrebljivog metoda za izradu takvih namenskih robota
i njihovo opremanje najsavremenjijim uređajima.
Oni su stvorili platformu za testiranje nekoliko robotič-
kih rešenja i proučavanje različitih načina njihovog kretanja.
Njihov rad, objavljen u časopisu Nature Communications,
uvodi složene mikrorobote koje je moguće preprogramirati,
a koje bi bilo moguće proizvoditi
u većim količinama. Oni su stvorili integrisanu
platformu koja može da kontroliše
kretanje robota na daljinu uz pomoć
elektromagnetnih polja, dok ih istovremeno
navodi da korišćenjem
toplote prilagođavaju svoj oblik.
Robot kao bakterija
Za razliku od konvencionalnih
robota, ovi mikroroboti su meki,
fleksibilni i nemaju
motor. Napravljeni
su od biokompatibilnog
hidrogela
i magnetskih nanočestica. Ove nanočestice imaju
dve funkcije: mikrorobotima određuju oblik u procesu
proizvodnje i čine da mogu da se kreću i plivaju u uslovima
elektromagnetnog polja.
Izrada nekog od ovih mikrorobota sastoji se iz nekoliko
koraka. Prvo, nanočestice bivaju postavljene
unutar slojeva biokompatibilnog hidrogela. Potom se
uvodi elektromagnetno polje koje treba da usmerava
nanočestice u različitim delovima robota. Potom sledi
polimerizacija koja treba da „učvrsti” hidrogel. Posle
toga se robot spušta u vodu gde se savija na specifičan
način, u zavisnosti od orijentacije nanočestica unutar
gela, da bi uobličio konačnu 3D strukturu mikrorobota.
Kada se jednom postigne konačni oblik, koristi se
elektromagnetno polje da bi robot zaplivao. Potom,
kada se zagreje, robot menja oblik i
„otvara” se. Ovaj pristup izradi omogućio
je istraživačima da stvore mikrorobote
koji izgledom imitiraju
bakterije koje izazivaju afričku
tripanosomijazu, poznatu kao
bolest spavanja. Ta bakterija
koristi bič za kretanje ali ga sakrije
kada se nađe unutar vaskularnog
sistema osobe.
Istraživači su testirali različita
rešenja mikrorobota da
bi konačno došli do ovog koje
imitira ponašanje bakterije. Prototip
robota predstavljen ovim istraživanjem
ima bič nalik na onaj koji ima bakterija
i to mu omogućava da pliva. Kada se zagreva uz
pomoć lasera, taj bič se omotava oko tela robota i biva
„sakriven”.
Robot u zagušenoj arteriji
Velika ostvarenja na polju mikrorobotike postigli
su istraživači iz Tegu Gjeongbuk instituta za nauku i
tehnologiju. Ovaj institut koji se nalazi u četvrtom po
veličini gradu u Južnoj Koreji (Tegu) osnovan je 2004.
Iz Koreje je krenula i inicijativa za međunarodnju saradnju
čiji je cilj pravljenje mikrorobota koji će moći
da izađu na kraj sa zagušenim arterijama. Oni će imati
oblik i kretati se poput vadičepa a čitav posao bi trebalo
da bude završen za pet godina.
Tegu Gejongbuk institut za nauku i tehnologiju je
na čelu projekta u kome sudeluju čak jedanaest raznih
ustanova iz sveta a u kome su uzeli učešća neki od najvećih
umova svetske robotike. Po tri ili više robotizovanih
mikroplivača je povezano u lanac od gvozdenih
oksida zahvaljujći magnetnoj sili i hemijskim vezama.
Veoma podsećaju na brojanice ili perle. Toliko su
sićušni da se kreću kroz krvotok a spoljašnje magnetno
polje dovodi do toga da rotiraju. Njihovo kretanje je
uvijanje koje podseća na donji deo vadičepa. Upravljanje
magnetnim poljem omogućava da se spajaju razli
čiti lanci koji proizvode veću silu ali i da se određuju
brzina i pravac mikrorobota. Jedan od najznačajnijih
učesnika ovog projekta je korejski stručnjak Min Jun
Kim, profesor mehaničkog inženjeringa u SAD. Kao i u
slučaju mikrorobota sa Čonama, važno je da se ne izazove
reakcija imunološkog sistema. Sama neorganska
struktura mikroplivača omogućava da se to spreči.
Min Jun Kim je na ideju da napravi ovu vrstu mikrorobota
došao na osnovu funkcionisanja bakterije
koja izaziva Lajmsku bolest i ima spiralni oblik. Nauč
nici iz Tegua žele da način delovanja jedne vrlo zloćudne
bakterije “prenesu” na mikroplivače koji će, sa svoje
strane, bušiti gde je zapušeno ali i omogućiti pristup
sondi tako što će očistiti ono što blokira arterije. Mikroroboti
će biti ubačeni kateterom a sonda treba da završi
posao da bi se odblokirale arterije. Nakon toga mikroplivači
imaju treba da ubacuju lekove protiv zgrušavanja
krvi kako ne bi ponovo došlo do blokade. Korejski
stručnjaci se nadaju da će ovaj postupak osetno pove
ćati procenat izlečenja i smanjiti vreme koje je potrebno
za oporavak.
U laboratorijskim uslovima su odgojene ćelije ljudskog
bubrega po mikrorobotskom modelu. Došlo je do
interakcije i potom do rasta ćelija. Trenutno se vrše ispitivanja
na miševima i zečevima. Jedan od glavnih
istraživača u Hong Kongu veruje da će biti potrebno da
prođu decenije dok sve ovo bude isprobano na ljudima.
Rizična strana ovog ambicioznog naučnog poduhvata
je u tome da je teško pratiti mikrorobota nakon
što se ubaci u organizam
Mikrohirurški simulator i kolibri
Početkom devedestih godina prošlog veka, japanska
vlada je pokrenula projekat okupljanja državnih i
privatnih obrazovnih institucija koje bi pravile prototipove
mikrorobota, tj. nano ili minirobota, kako ih još
nazivaju. Polovinom prethodne decenije počelo se sa
razradom plana uvođenja učenja o ovome u osnovnim
i srednjim školama kako bi se učenicima olakšalo razumevanje
prirodnih nauka.
Jedan od najvećih inovatora na polju robotike uop
šte je japanski naučnik Tošio Fukuda koji je uspeo da
učini pokrete robota znatno prirodnijim. I sa mikrobotima
je postigao velike rezultate. Zahvaljujući njegovim
mikropokretačima i mikrosenzorima, moguće je
funkcionisanje veoma sićušnih, gotovo nevidjivih sistema.
Fukuda se bavio i trodimenzionalnim upravljanjem
ugljeničnih nanocevi za nanosenzore i nanopokretače.
Ovaj velikan japanske i svetske robotike se, u
svojoj laboratoriji u Nagoji, najviše bavi istraživanjima
medicinskih i mikrorobota.
Fukuda je osmislio i mikrohirurški simulator za
krvne sudove. Pre dve i po decenije napravio je robota
prečnika 7 mm, koji je ulazio u cevi medicinsakih
uređaja. Ali mikrorobot koji bi delovao unutar katetera
je daleko teže i skuplje dostignuće. Visoka cena i
oblik glave katetera predstavljaju teške prepreke, misli
Fukuda. Kao i korejski stručnjaci, i on je svestan zna
čaja endoskopa koji su sve manji i prodiru sve dublje.
U gradu Čiba, 40tak km od Tokija, nalazi se univerzitet
u čijoj je laboratoriji napravljen mini robot koji
po svemu podseća na pticu kolibri. U stanju je da 30
puta zamaše krilima u sekundi, kao pravi kolibri. Iako
na prvi pogled deluje kao igračka, ovaj mikrorobot ima
vrlo ozbiljnu primenu u potrazi za kriminalcima i spasavanju
ljudi iz ruševina uništenih zgrada. Napravljen
je 2009. godine. Poseduje mikromotor i četiri krila. Te
ži manje od 3 gr! Dva godine nakon što je napravljen,
ugrađena mu je mikrokamera. Veruje se da bi robot kolibri
mogao da uzme učešća i u misiji leta na Mars.
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
