Nanoroboty – lekarze przyszłości?
W 2009 r. naukowcy z Medical Robotics Laboratory w Izraelu przedstawili 14-milimetrowego ViRoba, robota z licznymi wypustkami, wykorzystywanymi przez niego do przemieszczania się. Może on wędrować z prędkością do 9 mm/s naczyniami krwionośnymi oraz przez układ pokarmowy i oddechowy. Ruch wypustek jest napędzany przez nieszkodliwe dla organizmu zewnętrzne pole magnetyczne, dzięki czemu robot nie potrzebuje wewnętrznego źródła energii. Górne wypustki służą do rozpędzania urządzenia, dolne – do zapierania się o ¬ ściany naczyń. Wyjątkowo prosta konstrukcja może się także sprawdzić przy budowie nanorobotów. Film, jak ViRob przemieszcza się przez naczynie, można obejrzeć na www.youtube.com/watch? v=F69J8JDNj8M.
Sam układ napędowy nie sprawi, że nanorobot przemieści się w odpowiednie miejsce. Dlatego system nawigacji jest niezbędnym elementem, który należy brać pod uwagę przy konstrukcji tych urządzeń. Jedno z rozwiązań zakłada zastosowanie pokładowych czujników chemicznych, które mogłyby śledzić stężenie określonych substancji chemicznych, naprowadzając urządzenie na cel. Z kolei zainstalowanie takiego czujnika w ludzkim ciele pozwoliłoby na stałe monitorowanie zdrowia pacjenta. W 2014 r. dr Daniel Roxbury ze Sloan Kettering Institute for Cancer Research w Nowym Jorku zaprezentował nanoczujnik, który reaguje na wzrost stężenia urokinazy – większy poziom tego biomarkera stwierdza się w przypadku progresji niektórych nowotworów. Czujnik jest 100 tys. razy cieńszy niż kartka papieru i składa się z owiniętej łańcuchem DNA nanorurki węglowej, do której zostały dołączone specyficzne przeciwciała. Przeciwciało, wiążąc się z urokinazą, przekazuje wiadomość do nanorurki, która z kolei odczytuje stężenie biomarkera.
Alternatywne rozwiązanie polega na dołączeniu do nanorobotów elementów rozpoznawanych przez receptory komórek nowotworowych. Tak przygotowane urządzenia mogłyby krążyć po krwiobiegu i dosłownie przyklejać się do komórek nowotworowych, tworząc system naprowadzający. Rozwiązanie to jest wykorzystywane już dzisiaj, m.in. do obrazowania zmienionych chorobowo miejsc. Istnieje cała gama nanocząsteczek mogących dzięki odpowiednim modyfikacjom przyczepiać się do komórek nowotworowych. Niektóre z nich, jak tlenek żelaza, mają właściwości magnetyczne, co pozwala sprawniej odróżniać tkanki chore od zdrowych za pomocą obrazowania metodą rezonansu magnetycznego.
Z kolei naukowcy z École Polytechnique w Montrealu twierdzą, że skaner rezonansu magnetycznego może służyć nie tylko do obrazowania, ale także do sterowania nanorobotami. Urządzenie to składa się z dwóch rodzajów magnesów, które pozwalają zajrzeć w głąb ludzkiego ciała. Wielki nadprzewodzący magnes tworzy silne pole magnetyczne, podczas gdy trzy słabsze cewki skanujące oddziałują z nim, tworząc trójwymiarowy skan. Słabe impulsy elektromagnetyczne wytworzone przez cewki mogą być użyte do wywierania siły na mały magnetyczny obiekt umieszczony w skanerze. Odpowiednio przeprogramowane urządzenie mogłoby zatem służyć zarówno do obrazowania, jak i manipulowania obiektami magnetycznymi w żywym organizmie. W 2007 r. naukowcy z Montrealu przetestowali swój pomysł, manewrując małą cząsteczką magnetyczną znajdującą się w tętnicy świni. Rozwiązanie to wydaje się bardzo obiecujące, zwłaszcza że wiele szpitali posiada ten sprzęt.
Tagi: nanorobot, lekarz, operacja
wstecz Podziel się ze znajomymi