A bélrák halálos eseteinek száma folyamatosan nő, miközben sok beteg a kellemetlen, invazív endoszkópos vizsgálatoktól való félelme miatt halogatja a szűrést. Makaói kutatók most egy aranykerékpók ihlette, tablettaméretű, puha, mágnesesen vezérelt mikrorobot prototípusát mutatták be, amely a gyomor- és bélrendszerben kíméletesen tud közlekedni, akadályokat leküzdeni és célzott vizsgálatokat végezni. A fejlesztők reményei szerint néhány éven belül ilyen kapszularobotok segíthetnek a korai diagnózisban és a célzott gyógyszeradagolásban, jelentősen csökkentve a betegek terheit.
A halálos kimenetelű bélrákok száma egyre nő, és legyőzésükre akkor van igazán esély, ha időben diagnosztizálják. Az emésztőrendszer vizsgálatára jelenleg használt technikák azonban rendkívül invazívak (testbe, például szájba, végbélbe hatoló eszközzel történik), ami sok beteget elriaszt a vizsgálattól. Néhány éven belül azonban tabletta méretű, puha, mágnesesen vezérelt robotok használata válthatja fel ezeket a nehezen viselhető eljárásokat.
A makaói egyetem elektromechanikai tanszékének professzora, Hszü Csing-szung vezette kutatócsoport bemutatott egy mikrorobot prototípust, amelyet egy afrikai pók mozgása ihletett. Az „aranykerékpók” – más néven a „táncoló fehér hölgy” – ahelyett, hogy mászna, cigánykerekezve hatékonyan halad előre Namíbia sivatagi dűnéin.
Az aranykerékpók körülbelül 2 centiméter széles, apró pókféle. A veszély elől úgy menekül, hogy lábait teste köré fonja, és legurul a lankás sivatagi dűnéken.
A mintájára fejlesztett, gumiszerű, mágneses anyagból készült robotot eddig állatok gyomrában, vastagbelében és vékonybelében tesztelték. Sikeresen eligazodott az emésztőrendszer bonyolult rendszerében, ami pedig tele van nyálkával, éles kanyarokkal és akár 8 centiméter magas akadályokkal.
A mai eljárások endoszkópokat, azaz kamerával ellátott flexibilis csöveket használnak, amelyeket az orvosok szájon vagy végbélen keresztül a beteg emésztőrendszerébe vezetnek. Az eljárás nyugtatást, vagy altatást igényel a betegnek okozott kellemetlenségek miatt, és az endoszkóp nem megfelelő használata súlyos sérüléseket, akár bélperforációt is okozhat. Sokan félelmükben elhalaszthatják a vizsgálatot, ami súlyos következményekkel járhat, mivel a rák elterjedhet. Más betegségeket, például a gyomorfekélyt és a Crohn-betegséget is endoszkóppal diagnosztizálnak.
– A hagyományos endoszkópok sok kellemetlenséget okoznak, és nem férnek hozzá könnyen a test mélyebb, összetett területeihez – mondta Hszü az IEEE Spectrumnak. – A lágymágneses robot viszont minimálisan invazív, jól irányítható és rendkívül rugalmas alternatívát nyújt.
Hogyan mozog a robot?
A vitaminkapszula méretű robot viszonylag könnyen lenyelhető, áthalad a gyomron, valamint a vékony- és vastagbél teljes hosszán. A robotpók részletes vizsgálatokat végezhet anélkül, hogy túlságosan zavarná a beteget. Útja végén a szokott módon távozik a szervezetből.
A kutatók képén a miniatűr, kereszt alakú robot, ahogy a gyomor nehéz terepén navigál. A jobb szélső sorban a célzott gyógyszeradagolás látható.
– Az aranykerékpók által ihletett kialakítás más mozgásmodellekhez képest kiváló akadályleküzdési képességet és energiahatékonyságot nyújt. – mondja Hszü. – Figyelemre méltó stabilitással navigál nyálkában, hullámos, vagy függőlegesen lejtő felületeken is.”
A makaóiak által kifejlesztett robot az aranykerékpók stratégiáját alkalmazza, de nem a gravitáció gurítja végig az emésztőrendszeren, hanem mágneses erő irányítja, ami a robot lábaiban lévő apró mágnesekre hat. Pontos irányítására a kutatók egy külső robotkart készítettek.
A béldiagnosztika jövője
A kutatók további kísérleteket terveznek élő állatokon, és ezután térhetnek át embereken végzett klinikai vizsgálatokra. Hszü reméli, a puha pókrobotok öt éven belül segíthetnek az orvosoknak a betegek belső szerveinek vizsgálatában.
A nem is olyan távoli jövőben a mikrorobotika lehetővé teheti a célzott gyógyszeradagolást fekélyek vagy daganatok kezelésében is. Az apró robotokat minimálisan invazív beavatkozások és vizsgálatok széles skálájánál szintén fel lehetne használni. A terület az elmúlt években gyorsan növekedett, s bár ilyen robotok még nem kerültek be a klinikai gyakorlatba, a mágnesesen vezérelt robotok ígéretes fejlesztési területet jelentenek, amelyet számos kutató kutat.
Fotó: depositphotos.com