دارورسانی با ربات‌های عروس دریایی هدایت شونده با نور ممکن می‌شود

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل ازاینترستینگ اینجینیرینگ  ، این تحقیق توانایی ایجاد انقلابی در سیستم‌های دارورسانی و دستکاری سیالات در دستگاه‌های آزمایشگاه روی تراشه را دارد.

در این تحقیق آمده است: «برخلاف روبات‌های معمولی، تجهیز ربات‌های نرم مینیاتوری به محرک‌ها و حسگر‌های داخلی برای حرکت و کنترل دشوار است.»

بنابراین، کنترل مستقل چندین ربات مینیاتوری چالش برانگیز است، زیرا همه ربات‌های مغناطیسی ورودی‌های کنترلی یکسانی را در یک میدان خارجی واحد دریافت می‌کنند.

دو قسمت تشکیل دهنده 

اکنون گروهی از دانش پژوهان در موسسه سیستم‌های هوشمند ماکس پلانک در آلمان به سرپرستی «منگمنگ سون» «Mengmeng Sun» ربات‌های نرمی ساخته اند که از دو بخش اصلی قطرات فِروسیال و یک پوسته هیدروژل تشکیل شده است.

فِروسیال‌ها که نانوذرات مغناطیسی معلق در روغن تشکیل شده اند، خواص منحصر به فردی دارند که به دانشمندان امکان می‌دهد آنها را با آهن ربا و نور دستکاری کنند.

این پژوهشگران تاکید کردند: «در این مطالعه، یک استراتژی تحریک دووجهی که شامل ادغام میدان‌های مغناطیسی و نوری است برای هدایت سه بعدی از راه دور و قابل برنامه ریزی تک تک قطرات فروسیال و مجموعه‌های قطرات معرفی کردیم.»

راز مانور قابل توجه این روبات ها، در واکنش منحصر به فردشان به نور نهفته است. هنگامی که در معرض نور قرار می‌گیرند، قطرات فروسیال درون پوسته هیدروژل گرم می‌شوند. این گرما باعث انبساط حباب‌های ریز درون قطرات شده که با افزایش شناوری کلی ربات، آن را به سمت بالا شناور می‌کند.

چالش‌های شبیه سازی دنیای واقعی

دانشمندان برای آزمایش توانایی‌های این ربات‌های نرم، در یک مخزن آب، یک مسیر مانع دار زیر آبی ایجاد کردند. آنها برای شبیه سازی چالش‌های دنیای واقعی که ممکن است این ربات‌ها با آنها مواجه شوند، در این مسیر سکو‌های مختلفی را در ارتفاعات متعدد تعبیه کردند.

ربات‌های عروس دریایی در طول مسیر هدایت شدند و توانایی خود را در جهت یابی در محیط‌های پیچیده زیر آب نشان دادند.

محققان اظهار داشتند: «کنترل قطرات در کاربرد‌های عملی مختلف، شامل زمینه‌های زیست پزشکی، واکنش‌های شیمیایی، تنظیم حرارتی، برداشت آب و تجهیزات الکترونیکی بسیار مهم است.»

به گفته آنها این یافته‌ها راهبرد کارآمدی برای دستکاری قطره‌ها ارائه کرده و قابلیت‌های رباتیک برپایه قطرات را گسترش می‌دهد.

تحقیقات آینده و کاربرد‌های بسیار 

«حمید مروی» محقق ایرانی دانشگاه ایالتی آریزونا، آینده‌ای را متصور است که در آن دسته‌هایی از این ربات‌های عروس دریایی در بدن انسان مستقر می‌شوند. آنها می‌توانند با دقت بی سابقه‌ای دارورسانی کرده، بافت‌های خاصی را هدف قرار دهند یا حتی روش‌های جراحی کم تهاجمی را انجام دهند.

استفاده از پوسته هیدروژل قابلیت‌های آنها را بیشتر می‌کند، زیرا هم قطره فروسیال و هم هیدروژل را می‌توان به طور مستقل توسط نور دستکاری کرد که امکان حرکات پیچیده و کنترل دقیق را فراهم می‌کند.

این مطالعه تاکید دارد: «چنین قابلیت‌هایی باعث می‌شود میکروربات‌های قطره‌ای در طیف وسیعی از کار‌های از انتقال محموله گرفته تا مونتاژ ریز - یک ویژگی سودمند که به ویژه در کاربرد‌های بیوشیمیایی مورد توجه قرار می‌گیرد- مهارت داشته باشند.»

با این حال، قبل از اینکه چنین کاربرد‌های پزشکی به واقعیت تبدیل شوند، موانع قابل توجهی باقی مانده است. یکی از نگرانی‌های اصلی ایمنی مصرف فروسیال است. تحقیقات گسترده‌ای برای تعیین خطرات بالقوه و اثرات طولانی مدت ورود این مواد به بدن انسان مورد نیاز است.

سون و همکارانش به طور فعال برای رسیدگی به این چالش‌ها تحقیق می‌کنند و در حال بررسی منابع نوری جایگزین مانند فیبر‌های نوری هستند که می‌توانند برای کنترل ربات‌های درون بدن مورد استفاده قرار گیرند. این کار نیاز به لیزر‌های خارجی را از بین می‌برد و این فناوری را برای کاربرد‌های پزشکی مناسب‌تر می‌کند.