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Controllare la posizione di un robot intestinale
Negli ultimi anni, i ricercatori medici hanno cercato di sviluppare modi per scrutare in modo indolore all'interno del corpo umano, da un sensore inghiottibile a una capsula a scatto di immagini controllata magneticamente. Ora, un gruppo della Carnegie Mellon University (CMU) ha dimostrato che una minuscola capsula robotizzata è sufficientemente adesiva da potersi ancorare all'interno di un intestino e tuttavia abbastanza delicata da non lacerare i tessuti molli.
Ancoraggio robot-capsula: Un primo prototipo della capsula-robot si ancora all'interno di un tubo trasparente, imitando il modo in cui si attacca nell'esofago.
Il robot di ancoraggio sarebbe stato inghiottito come una normale pillola e si sarebbe mosso attraverso il corpo fino a raggiungere l'intestino. Quindi un medico, utilizzando un controllo wireless, avrebbe detto al robot quando espandere le gambe e ancorarsi. Sarebbe utile non solo per scattare immagini, ma anche potenzialmente per biopsie, somministrazione di farmaci, trattamento termico e altre applicazioni terapeutiche.
Sebbene i medici abbiano, negli ultimi anni, utilizzato una pillola fotografica che trasmette immagini dell'intestino, essere in grado di controllare il movimento di un tale dispositivo avrebbe molti vantaggi, afferma Mark Schattner , un gastroenterologo presso il Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, che non è stato coinvolto nel lavoro. L'uso numero uno sarebbe la biopsia, dice Schattner. L'altro sarebbe il controllo del sanguinamento: se potessi cauterizzare o laserare una fonte di sanguinamento, questo sarebbe [un] importante uso terapeutico. Sebbene il robot CMU non sia ancora pronto per tali usi, la sua capacità di ancorarsi in modo sicuro e sicuro nel corpo è il primo passo per ottenere applicazioni più avanzate.
Il trucco per realizzare il robot è stato trovare un adesivo che si attaccasse ripetutamente a tessuti come intestino, esofago, stomaco, cuore e superfici renali, afferma Metin Sitti , un professore e investigatore principale del Laboratorio di nanorobotica alla CMU. Sebbene esistano forti adesivi biomedici, si attaccano una volta e non possono essere rimossi. Altri tentativi di creare adesivi rimovibili hanno utilizzato morsetti e ganci, che potrebbero potenzialmente danneggiare i tessuti. Sviluppando un adesivo forte che può attaccarsi e riattaccarsi molte volte, Sitti spera di costruire un robot che possa effettivamente strisciare all'interno del corpo umano per scopi terapeutici senza causare danni.
Multimedia
Fare clic qui per guardare un video dell'ancoraggio e dell'estensione delle gambe della capsula robotica.
Sitti e il suo gruppo di laboratorio hanno esaminato i coleotteri, che secernono liquidi oleosi lungo i peli dei piedi per aderire saldamente alle superfici. Hanno rivestito i piedi del loro robot con un liquido altrettanto viscoso per aiutare a ottenere una maggiore adesione dando loro un componente di tensione superficiale, afferma Sitti. Oltre ad aumentare le forze capillari e intermolecolari, le secrezioni aiutano i piedi ad aderire alle superfici ruvide riempiendo gli spazi vuoti, aggiunge.
Il gruppo ha collegato tre gambe robotiche a una telecamera a capsula standard e ha ricoperto fibre microscopiche sui cuscinetti di adesione con olio di silicone biocompatibile. Il robot capsula ha un diametro di un centimetro e tre centimetri di lunghezza, con piedini lunghi 1,5 centimetri che si aprono su richiesta e premono sulla superficie del tessuto per aumentare l'attrito e ancorare il dispositivo, afferma Sitti. In un recente articolo pubblicato su Journal of Adesion Science and Technology , Sitti ha dimostrato che l'olio aumenta l'adesione fino al 25 percento rispetto a un tentativo a secco su una superficie liscia. Su una superficie leggermente ruvida, lo strato oleoso ha migliorato l'adesione di quasi 6 volte. Recentemente, il team ha dimostrato che il robot capsula può ancorarsi con successo sull'intestino di animali in vitro, afferma Sitti, così come sull'esofago di un animale.
Chiaramente, una capsula che puoi controllare in tempo reale sarà il prossimo grande progresso per i sistemi basati su capsule, afferma Schattner. L'attuale tecnologia delle capsule non è controllabile: sei in balia di ciò che sta facendo il corpo. L'unica cosa che puoi fare è l'immagine. Non puoi fare nulla di terapeutico. I medici hanno utilizzato le capsule per visualizzare l'esofago, il colon e, principalmente, l'intestino tenue.
Anche il gruppo di Sitti sta imitando i piedi di geco. I gechi hanno peli angolati sui piedi che consentono loro di tirare in una direzione per aderire in modo più sicuro e in un'altra direzione per staccarsi. Abbiamo realizzato delle fibre angolate [dove] in una direzione l'attrito è molto alto e nell'altra è basso, dice Sitti. Il gruppo prevede di mettere le fibre angolate sul robot capsula in futuro.