Baktérium méretű orvosi robot készült - kép

Svájci kutatók egysejtű nagyságú, miniatűr dugóhúzóra emlékeztető mikrorobotokat készítettek. A parányi robotokat különféle emberi betegségek gyógyításában kívánják fölhasználni a jövőben.

A zürichi ETH (Műszaki Főiskola) kutatói által kifejlesztett mikrorobotok egy apró feji részből és az ahhoz kapcsolódó, a baktériumok ostorát utánzó spirálból állnak. Mágneses erő hatására úgy haladnak előre a folyadékban, mint egy pörgő dugóhúzó. Teljes hosszuk 25-60 mikrométer, alig nagyobbak, mint a természetes ostoros baktériumok. Ez utóbbiak mérete általában 5-15 mikrométer között van, csak kevés nagysága haladja meg a 20 mikrométert. (A mikrométer a milliméter ezredrésze.)

Az ostoros baktériumok (például az Escherichia coli) ostorát utánzó "mesterséges bakteriális ostorokat" Bradley Nelson és csoportja találta föl, illetve készítette el az ETH Robotikai és Intelligens Rendszerek Intézetében. Nekik sikerült azt is megvalósítani, hogy a mikrorobotok irányítható módon tudjanak úszni. A hajtóerőt külső mágneses tér szolgáltatja.

A mesterséges baktériumostor elkészítéséhez a kutatók indium, gallium, arzén és króm ultravékony rétegeit gőzölték rá megfelelő sorrendben egy hordozóanyagra. Ezután litográfiai és metszetkészítési eljárással nagyon hosszú és keskeny szalagokat formáltak a fölvitt anyagrétegekből. A szalagok - a különböző rétegek eltérő molekuláris szerkezete miatt - azonnal spirál alakba tekerednek, amint leválasztják őket a hordozórétegről. A fölgőzölt rétegek vastagságától és összetételétől függően a kutatók által pontosan meghatározott, különféle méretű és csavarodási irányú spirálokat lehet előállítani.

Mielőtt azonban leválasztanák a mesterséges ostort képező szalagot, egyfajta fejet erősítenek az egyik végére, így jön létre a mikrorobot. A fej króm-nikkel-arany háromrétegű filmből áll, amelyet szintén gőzöléssel visznek fel. A nikkel - a többi, nem mágneses alkotóanyaggal ellentétben - gyengén mágneses. Ez a parányi mágneses fej teszi lehetővé, hogy a mesterséges bakteriális ostor a kívánt módon mozogjon a mágneses térben. A spirális alakú ostor folyadékban tud úszni, mozgását mikroszkóp alatt lehet figyelni.

A kutatócsoport által kifejlesztett szoftver segítségével a mesterséges ostort egy adott célponthoz lehet kormányozni a több tekercs által létrehozott forgó mágneses mező erejének és irányának beállításával. A mikrorobot képes előre és hátra, fölfelé és lefelé mozogni, illetve bármely irányba elfordulni. Jelenlegi maximális sebessége 20 mikrométer másodpercenként, de Nelson reméli, hogy a sebességét sikerül másodpercenkénti 100 mikrométerre növelni (az E. coli úszási sebessége 30 mikrométer másodpercenként).

A kutatók orvosi felhasználásra szánják a mikrorobotokat. Képesek lehetnek például gyógyszert szállítani a test előre meghatározott részeibe, eltávolítani a lerakódásokat az artériák faláról, vagy segítséget nyújtani olyan sejtstruktúrák módosításához, amelyek túl kicsik, hogy a kutatók közvetlenül módosítsák azokat. A kezdeti kísérletek már zajlanak: sikerült polisztirol-mikrogömböket ide-oda szállítatni a robotokkal. Természetesen ahhoz, hogy emberi szervezetben lehessen használni a mikrorobotokat, még sok munka áll a kutatók előtt. Meg kell oldani például a robotok precíz kormányzását, hogy optikai ellenőrzés nélkül is mindig a kívánt helyre tudják juttatni őket.

Mint arról korábbi cikkünkben beszámoltunk, ausztrál kutatóknak sikerült megoldani, hogy egy mikroméretű motor elég erőt fejtsen ki a szervezetben való mozgáshoz. Az eredmény ugyancsak nagy lépés a mikrorobotok orvosi alkalmazása fel.