나노 로봇, 큰 문제 해결

의학 연구에서 가장 까다로운 문제를 해결하는 데있어 나노 스케일 로봇에 대한 광범위한 새로운 용도가 우연히 일치하는 것으로 발표 된 새로운 연구 논문은 소형 장치를 제어하는 ​​일반적인 방법에 대한 단서를 제공 할 수있다.

MIT (Massachusetts Institute of Technology)에서 수행 된 실험 중 하나는 마이크로 로봇을 사용하여 약물을 종양 부위로 정확하게 전달하는 것을 촉진했습니다. 펜실베이니아 대학교에서 수행 된 다른 하나 는 사람의 치아에서 카테터, 수도관 및 파이프에 이르기까지 다양한 표면에서 분해하기 어려운 바이오 필름을 목표로합니다.

취리히에있는 스위스 연방 기술 연구소 (Swiss Federal Institute of Technology)의 반응 형 생체 의학 시스템 조교수 인 Simone Schürle은 MIT 논문의 수석 저자였습니다. 그녀는이 분야가 동시에 여러 가지 구현을 모색하면서 장치의 자기 제어를위한 일종의 표준 설계를 만드는 것과 같은 몇 가지 일반적인 원칙을 통합하고 있다고 말했다.

Schürle 박사는“우리는 모두 동일한 물리 법칙을 준수해야하므로 표준 설계가있을 가능성이 높다”고 말했다. 그녀는 또한 펜 연구원들이 연구하고있는 각도가이 마이크로 로봇이 언젠가 성취 할 수있는 다양한 역할을 보여준다고 말했다.

그녀는 "이것은 정말 멋진 응용 프로그램 인 Penn Researchers가 발견 한 것"이라고 말했다. "나는 암 치료와 같은 분야에서 의료계가 당면한 어려움에 이끌 리기 때문에 생각조차하지 않았을 것이다."

바이 바이 바이오 필름

Penn 연구는 대학의 치과 및 공학 학교의 기존 프로젝트의 독창적 인 제품입니다. 치과 학교의 Hyun (Michel) Koo와 공학 학교의 Edward Steager가이 프로젝트를 주도하면서이 프로젝트는 바이오 필름을 촉매 적으로 공격하는 두 가지 로봇 구성을 보여주었습니다. 하나의 설계는 용액에서 산화철 나노 입자를 현탁시키고 쟁기와 같은 표면의 바이오 필름을 제거하기 위해 자기 적으로 조향된다. 두 번째 플랫폼은 나노 입자를 3 차원 형태의 겔 몰드에 내장시킨다. 이들은 동봉 된 튜브를 막는 바이오 필름을 표적으로하고 파괴하는데 사용되었다. 연구원들은이 장치가 평평한 튜브 유리 표면뿐만 아니라 치아 표면과 근관 사이의 좁은 복도에서 바이오 필름을 효과적으로 분해하고 제거함을 발견했습니다.

Steager와 Koo는 로봇의 효과 성, 다양성 및 비용 효율적인 설계가 다른 학술 실험실과 산업계의 관심을 자극했다고 밝혔다. 예를 들어, 로봇과 관련된 청소 제품은 여러 재료 중 하나 일 수 있지만 저렴하고 풍부한 과산화수소는 매우 잘 작동합니다.

"그러한 것들이 적용 성 측면에서 중요하다"고 그는 말했다. "우리의 목표는 원리 증명을 보여주는 것 외에이를 제품 개발로 이끄는 것입니다. 쉽게 얻을 수있는 것들을 갖는 것이 중요합니다."

Steager는 "이 논문의 가장 큰 공헌 중 하나는 이것이 로봇 공학에 적합한 응용 공간이라는 것입니다. 우리는 정밀성을 가질 수 있고 FDA의 승인을받는 한 높은 기준이 없습니다 – 입이 혈류와 다릅니다 예를 들어 산업용 파이프 나 카테터에 바이오 필름이 있어도 생체 내 적용이 아니므로 제약없이 생물학적 시스템에 로봇을 적용 할 수있는 기회가 많기 때문에 다른 실험실에서 더 많은 연구를 추진할 것이라고 생각합니다. 또는 FDA 승인과 같은 요구 사항. "

다른 곳에서도 적용 할 수있는 펜 작업의 또 다른 측면은 나노 입자의 자기 제어 기술입니다.

Steager 박사는“자기력은 가까운 미래에 나노 입자를 움직이는 주요한 방법이 될 것이라고 생각한다. "마이크로 로봇을 제어하는 ​​데있어 가장 큰 과제 중 하나는 일종의 가시 거리 접근과 자기력으로 인해 걱정할 필요가없는 자기력입니다. 자기장은 대부분의 재료에 침투 할 것이며, 이 작품들보다 MRI. "

작은 대상으로 대류 향상

MIT 작업의 마이크로 로봇은 Penn 로봇처럼 엔드 포인트 기기로 사용되지 않고, 암세포와 같은 표적으로의 페이로드 베어링 입자의 흐름을 향상시키는 장치로 사용되었습니다.

MIT의 Sangeeta Bhatia 실험실에서 박사후 연구원으로 연구를 주도한 Schürle은 2016 년 연구에서 인용 한 바와 같이 나노 요법의 매우 낮은 효율 (약 1 %의 목표 달성률) 이 개선을 시도하는 연구원의 벤치 마크 역할을 한다고 말했다. 치료.

나노 스케일 약물 전달의 대부분은 종양 근처의 "누출 된"혈관을 통해 표적화되지만, 낮은 효율은 실망 스러웠습니다. Schürle은이 실험은 인공 미세 유체 시스템을 통한 대류 흐름을 개선하는 데 중점을 두었다고 밝혔다. 하나의 인공 헬리컬 로봇과 다른 하나의 자연 자기 박테리아 박테리아의 두 가지 로봇 구성은 페이로드를 끌지 않았지만 오히려 주위에 그리고 구성된 혈관의 목표 개구부를 향한 대류 흐름을 증가시키는 환경을 제공했습니다. 예를 들어, 인공 박테리아 편모 (ABF)라고하는 인공 로봇은

Schürle은 생체 내 분석을위한 두 가지 접근 방식을 준비하기 위해 상당한 노력을 기울여야하지만, 단일 ABF 접근 방식이 효과적 일 수있는 한 가지 사례는 스텐트와 같은 기기의 통합 구성 요소로 약물 방출을 유발할 수 있다고 말했다. 그리고 필요에 따라 침투를 막는 침투를 강화하십시오. 그녀는 세균 접근은 ABF에서와 같이 정밀한 장치 방향이 문제가되지 않는 응용 분야에서 유리할 것이라고 말했다. "화학자들은 화학 주성으로 인해 종양 부위에 자연적으로 축적되며, 활성화하려는 곳을 알고있는 한 방향에 신경 쓰지 않고 추진할 수 있습니다. "

Schürle은 MIT 실험과 Penn 실험의 긍정적 인 결과를 고려할 때 낙관론과 결단력이 연구 공동체의 감정을 따르고 있다고 말했다.

"아무것도 불가능하며 우리 모두 다른 각도에서 일하고있다"고 그녀는 말했다. "우리가 실제로 빠르게 움직이고 있기 때문에 나머지 분야는 그다지 충분하지 않다고 말했기 때문에 하나의 기술로 작업하지 않는 것은 어리석은 일입니다."