Tıp Dünyasında Çağ Atlayan Buluş: İnsan Vücüdunda İlaç Taşıyan Mili-Robotlar

Hong Kong Şehir Üniversitesi tarafından yürütülen bir araştırmada geliştirilen ve ağır yük taşıyabilen, olumsuz çevreye uyum sağlayabilen, tırtıl benzeri ayakları olan yeni, yumuşak, mini bir dağıtım robotu, insan vücudunda ilaç dağıtımı yapabilir gelecekte.

Dünya çapında daha önce de yumuşak mini robotlar geliştirmek için araştırmalar olmuştu. Ancak Hong Kong Şehir Üniversitesi’nin çok ayaklı yeni tasarımı sürtünmeyi önemli ölçüde azaltmaya yardımcı oldu, böylece robot kan veya mukus gibi vücut sıvılarıyla kaplı veya tamamen daldırılmış vücut içindeki yüzeylerde etkili bir şekilde hareket edebilir.

Araştırma bulguları "Kuru ve Islak Koşullarda Biyo-ilham veren Çok Yönlü Yumuşak Milirobot" başlıklı bilimsel dergi Nature Communications'ın son sayısında yayınlandı.

Doğadaki böceklerden ilham alındı

Bu mili-robotu öne çıkaran şey, kısa minik saçlara benzeyen, 1 mm uzunluğunda sivri bacaklardan yüzlerce daha az olmasıdır. Bu eşsiz tasarım rastgele bir seçim değildi. Araştırma ekibi, 2, 4, 8 veya daha fazla bacağı olanlar başta olmak üzere yüzlerce yer hayvanının bacak yapılarını, özellikle bacak uzunluğu ile bacakların arasındaki boşluk arasındaki oranı incelemiş ve ilham alınmıştır.

"Çoğu hayvanın bacak uzunluğu 2: 1 ile 1: 1 arasında bir bacak uzunluğuna sahip. Bu yüzden robotumuzu 1: 1 oranını kullanarak oluşturmaya karar verdik," diye açıklıyor Hong Kong Şehir Üniversitesi’nin Biyomedikal Mühendisliği Bölümü'nde Yardımcı Doçent olan ve araştırmayı yürüten Dr. Shen Yajing.

Robotun gövde kalınlığı yaklaşık 0,15 mm, her konik bacak 0,65 mm uzunluğunda ve bacakların arasındaki mesafe yaklaşık 0,6 mm'dir, bu da bacak uzunluğunu 1: 1'e düşürür. Üstelik, robotun sivri bacakları, temas alanlarını ve dolayısıyla yüzeydeki sürtünmeyi büyük ölçüde azaltmıştır. Laboratuvar testleri, çok bacaklı robotun, hem ıslak hem de kuru ortamda, sınırsız bir robottan 40 kat daha az sürtünme olduğunu göstermiştir.

Çok ayaklı tasarımın dışında malzemeler de önemlidir. Robot, elektromanyetik kuvvet uygulayarak uzaktan kontrol edilebilmesini sağlayan manyetik parçacıklarla gömülü polidimetilsiloksan (PDMS) adı verilen bir silikon malzeme ile üretildi. "Hem malzeme hem de mutli-bacak tasarımı, robotun hidrofobik özelliğini büyük ölçüde geliştiriyor. Ayrıca, kauçuksu parça yumuşaktır ve farklı uygulamalar için çeşitli şekil ve boyutlarda robotlar oluşturacak şekilde kolayca kesilebilir," diyor Hong Kong Şehir Üniversitesi Makine Mühendisliği Departmanında olan ve bu araştırmanın düşünür ve araştırmacılarından olup araştırmacılar arasında işbirliğini sağlayan Prof. Wang Zuankai.

Zorlu ortamlarda rahat hareket etme

Deneylerde kullanılan bir manyetik manipülatör tarafından kontrol edilen robot, hem bir kanat tahrik deseninde hem de ters sarkaç modelinde hareket edebilir, yani ön ayaklarını öne doğru döndürmek için ve aynı zamanda sol ve sağ ayaklarda durarak vücudu sallamak için kullanabilir ve böylece sıra ile ilerleyebilir tıpkı bir tırtıl gibi.

Profesör Wang, “İnsan vücudu içindeki farklı dokuların sağlam yüzeyi ve değişen dokusu zorluyor. Çok bacaklı robotumuz, çeşitli arazilerde etkileyici bir performans sergiliyor ve dolayısıyla vücutta ilaç dağıtımı için geniş kapsamlı uygulamalar gösteriyor” diyor.

Araştırma ekibi ayrıca, engel uzunluğundan on kat daha yüksek bir engelle karşılaşıldığında robotun, deforme olabilen yumuşak ayakları ile, 90 derecelik bir açı oluşturmak için vücudunun bir ucunu kaldırabildiğini kanıtladı ve robot uygulanan elektromanyetik frekansı artırarak hızını artırabilir.

Mini Herkül Robotlar

Robot ayrıca dikkate değer bir yükleme kabiliyeti de göstermekte. Laboratuar testleri, robotun kendisinden 100 kat daha ağır bir yük taşıyabildiğini, bir karıncaya, doğada en güçlü Herküllerden birine benzeyen bir kuvvete veya 26 koltuklu bir mini-bara kolayca kaldırılabilen bir insanı taşıyabildiğini gösterdi.

Şaşırtıcı derecede güçlü taşıma kabiliyeti, verimli hareket ve iyi engel geçme yeteneği, bu mili-robotu zorlu bir ortamda, örneğin sindirim sisteminden belirlenen bir noktaya ilacı iletmek veya tıbbi muayene yapmak gibi uygulamalar için son derece uygun diye sözlerine eklemede bulunuyor Dr. Shen.

Hayvanlarda ve nihayetinde insanlarda daha fazla test yapmadan önce, araştırma ekipleri araştırmalarını üç açıdan ele almakta ve geliştirmektedir: biyolojik olarak parçalanabilen bir malzeme bulmak, yeni şekiller çalışmak ve ekstra özellikler eklemek.

Dr. Shen sözlerine ilave olarak , “Önümüzdeki iki ila üç yıl içinde biyolojik olarak bozunabilir bir robot yaratmayı umuyoruz, böylece ilaç dağıtım görevinden sonra doğal olarak ayrışacak” şeklinde geleceğe yönelik müjdeler vermeye devam ediyor.

KAYNAK: CITY UNIVERSITY OF HONG KONG / HONG KONG ŞEHİR ÜNİVERSİTESİ