پخش زنده
امروز: -
استفاده از میکرو رباتهای پزشکی برای درمان بیماریها
محققان ، کلاس جدیدی از «میکرورباتها» را با ابعاد چندین برابر کوچکتر از عرض موی انسان طراحی کردند که ممکن است قادر به درمان بیماریهای انسانی مانند سیستیت بینابینی (یک بیماری دردناک مثانه) باشد.
به گزارش خبرگزاری صدا و سیما به نقل از پایگاه اطلاع رسانی بنیان، گروهی از محققان دانشگاه « کلرادو بولدر » ، کلاس جدیدی از رباتهای کوچک و خودکششی طراحی کردند که میتوانند با سرعتی باورنکردنی از مایع عبور کنند و حتی ممکن است روزی داروهای تجویزی را به مکانهای صعب العبور درون بدن انسان برسانند.
این محققان یافتههای خود را در مجله Small توصیف کردند.
میکرو/نانورباتها دستگاههای کاربردی در مقیاس میکرون و نانو هستند که پیشرانه کارآمد را از طریق واکنشهای شیمیایی یا میدان فیزیکی خارجی، از جمله میدانهای اولتراسونیک، نوری، مغناطیسی و سایر میدانهای خارجی و همچنین میکروارگانیسمها امکانپذیر میکنند.
در مقایسه با رباتهای سنتی، میکرو/نانورباتها میتوانند وظایف مختلفی را در مقیاس میکرو/نانو انجام دهند که از مزایای دقت بالا، انعطافپذیری قوی و سازگاری گسترده برخوردار است. علاوه بر این، چنین رباتهایی میتوانند وظایف را به صورت خوشهای نیز انجام دهند.
طراحی و توسعه میکرو/نانورباتها و ادغام عملکرد سطح، سیستم درایو از راه دور، و فناوری ردیابی تصویربرداری به یک گام کلیدی برای کاربردهای پزشکی آنها در موجودات تبدیل خواهد شد. بنابراین، انتظار میرود میکرو/نانورباتها به تشخیص و درمان موضعی کارآمدتر و دقیقتری دست یابند و چشماندازهای کاربردی گستردهتری در زمینه زیستپزشکی دارند.
« ریچارد فیلیپس فاینمن » برای اولین بار پیشنهاد کرد که میکرو/نانورباتها میتوانند در کاربردهای زیست پزشکی استفاده شوند و پیش بینی کرد که ریز ماشینها میتوانند به درمان میکروسکوپی دست یابند.
پروفسور « توشیو فوکودا» ، پدر میکرو/نانورباتها در اوایل دهه ۲۰۰۰، اولین سیستم عامل نانوربات در جهان برای تجزیه و تحلیل و دستکاری تک سلولی را پیشگام کرد. با این حال، به دلیل دشواری ساخت میکرو/نانومواد با ساختارهای پیچیده با خواص فیزیکی مختلف، توسعه میکرو/نانورباتها با چالشهای بزرگی مواجه است.
« جین لی» نویسنده ارشد این مطالعه و محقق فوق دکتری در دپارتمان مهندسی شیمی و بیولوژیکی گفت: تصور کنید میکرورباتها بتوانند وظایف خاصی مانند جراحیهای غیرتهاجمی را در بدن انجام دهند. به جای برش دادن به بیمار، میتوانیم رباتها را به سادگی از طریق قرص یا تزریق به بدن معرفی کنیم و آنها خودشان این عمل را انجام دهند. میکرو رباتهای این گروه واقعا کوچک هستند. عرض هر یک از آنها تنها ۲۰ میکرومتر است که چندین برابر کوچکتر از عرض یک موی انسان است. آنها همچنین بسیار سریع هستند و میتوانند با سرعتی در حدود ۳ میلی متر در ثانیه یا تقریباً ۹۰۰۰ برابر طول خود در دقیقه حرکت کنند. از نظر نسبی این سرعت چند برابر بیشتر از یوزپلنگ است. آنها پتانسیل زیادی دارند.
در این کار پژوهشی جدید، محققان این ماشینها را برای انتقال دوزهای دگزامتازون، یک داروی استروئیدی رایج، به مثانه موشهای آزمایشگاهی مستقر کردند. نتایج نشان داد که میکرورباتها ممکن است ابزار مفیدی برای درمان بیماریهای مثانه و سایر بیماریها در افراد باشند.
محققان میکرورباتهای خود را از موادی به نام پلیمرهای زیست سازگار با استفاده از فناوری مشابه چاپ سه بعدی میسازد. این ماشینها کمی شبیه موشکهای کوچک به نظر میرسند و دارای سه باله کوچک هستند. آنها همچنین شامل یک چیز اضافی هستند: هر یک از رباتها حباب کوچکی از هوای محبوس شده را حمل میکنند، شبیه به آنچه که وقتی یک لیوان را به صورت وارونه در آب فرو میکنیم اتفاق میافتد. اگر ماشینها را در معرض میدان صوتی قرار دهید، مانند آنچه در اولتراسوند استفاده میشود، حبابها شروع به ارتعاش وحشتناکی میکنند و آب را دور میکنند و رباتها را به سمت جلو شلیک میکنند.
سیستیت بینابینی، که به عنوان سندرم مثانه دردناک شناخته میشود، میتواند باعث درد شدید لگن شود. درمان این بیماری میتواند به همان اندازه ناراحت کننده باشد. اغلب، بیماران باید چندین بار در طول هفتهها به کلینیک مراجعه کنند، جایی که پزشک محلول خشن دگزامتازون را از طریق کاتتر به مثانه تزریق میکند.
در آزمایشهای آزمایشگاهی، محققان مجموعهای از میکرورباتها را ساختند که غلظتهای زیاد دگزامتازون را در خود محصور کردند. سپس آنها هزاران ربات را وارد مثانه موشهای آزمایشگاهی کردند. نتیجه یک سفر شگفتانگیز واقعی بود: میکرورباتها قبل از چسبیدن به دیوارههای مثانه در اندامها پراکنده شدند، که احتمالاً دفع آنها را دشوار میکرد. هنگامی که به آنجا رسیدند، دستگاهها به آرامی دگزامتازون خود را در طول حدود دو روز آزاد کردند.
« جین لی » گفت : چنین جریان ثابتی از دارو میتواند به بیماران اجازه دهد تا داروهای بیشتری را در مدت زمان طولانی تری دریافت کنند و نتایج را برای بیماران بهبود بخشد.
وی افزود : این تیم باید کارهای زیادی را انجام دهد تا میکرورباتها بتوانند از بدن انسان واقعی عبور کنند. برای شروع، این گروه میخواهد ماشینها را کاملاً زیست تخریبپذیر کند تا در نهایت در بدن حل شوند. و اگر بتوانیم این ذرات را در مثانه کاربردی کنیم، آنگاه میتوانیم به ترشح داروی پایدارتری دست یابیم و شاید بیماران مجبور نباشند به دفعات به کلینیک مراجعه کنند.
میکرو/نانورباتها دستگاههای کاربردی در مقیاس میکرون و نانو هستند که پیشرانه کارآمد را از طریق واکنشهای شیمیایی یا میدان فیزیکی خارجی، از جمله میدانهای اولتراسونیک، نوری، مغناطیسی و سایر میدانهای خارجی و همچنین میکروارگانیسمها امکانپذیر میکنند.
در مقایسه با رباتهای سنتی، میکرو/نانورباتها میتوانند وظایف مختلفی را در مقیاس میکرو/نانو انجام دهند که از مزایای دقت بالا، انعطافپذیری قوی و سازگاری گسترده برخوردار است. علاوه بر این، چنین رباتهایی میتوانند وظایف را به صورت خوشهای نیز انجام دهند.
طراحی و توسعه میکرو/نانورباتها و ادغام عملکرد سطح، سیستم درایو از راه دور، و فناوری ردیابی تصویربرداری به یک گام کلیدی برای کاربردهای پزشکی آنها در موجودات تبدیل خواهد شد. بنابراین، انتظار میرود میکرو/نانورباتها به تشخیص و درمان موضعی کارآمدتر و دقیقتری دست یابند و چشماندازهای کاربردی گستردهتری در زمینه زیستپزشکی دارند.
« ریچارد فیلیپس فاینمن » برای اولین بار پیشنهاد کرد که میکرو/نانورباتها میتوانند در کاربردهای زیست پزشکی استفاده شوند و پیش بینی کرد که ریز ماشینها میتوانند به درمان میکروسکوپی دست یابند.
پروفسور « توشیو فوکودا» ، پدر میکرو/نانورباتها در اوایل دهه ۲۰۰۰، اولین سیستم عامل نانوربات در جهان برای تجزیه و تحلیل و دستکاری تک سلولی را پیشگام کرد. با این حال، به دلیل دشواری ساخت میکرو/نانومواد با ساختارهای پیچیده با خواص فیزیکی مختلف، توسعه میکرو/نانورباتها با چالشهای بزرگی مواجه است.
« جین لی» نویسنده ارشد این مطالعه و محقق فوق دکتری در دپارتمان مهندسی شیمی و بیولوژیکی گفت: تصور کنید میکرورباتها بتوانند وظایف خاصی مانند جراحیهای غیرتهاجمی را در بدن انجام دهند. به جای برش دادن به بیمار، میتوانیم رباتها را به سادگی از طریق قرص یا تزریق به بدن معرفی کنیم و آنها خودشان این عمل را انجام دهند. میکرو رباتهای این گروه واقعا کوچک هستند. عرض هر یک از آنها تنها ۲۰ میکرومتر است که چندین برابر کوچکتر از عرض یک موی انسان است. آنها همچنین بسیار سریع هستند و میتوانند با سرعتی در حدود ۳ میلی متر در ثانیه یا تقریباً ۹۰۰۰ برابر طول خود در دقیقه حرکت کنند. از نظر نسبی این سرعت چند برابر بیشتر از یوزپلنگ است. آنها پتانسیل زیادی دارند.
در این کار پژوهشی جدید، محققان این ماشینها را برای انتقال دوزهای دگزامتازون، یک داروی استروئیدی رایج، به مثانه موشهای آزمایشگاهی مستقر کردند. نتایج نشان داد که میکرورباتها ممکن است ابزار مفیدی برای درمان بیماریهای مثانه و سایر بیماریها در افراد باشند.
محققان میکرورباتهای خود را از موادی به نام پلیمرهای زیست سازگار با استفاده از فناوری مشابه چاپ سه بعدی میسازد. این ماشینها کمی شبیه موشکهای کوچک به نظر میرسند و دارای سه باله کوچک هستند. آنها همچنین شامل یک چیز اضافی هستند: هر یک از رباتها حباب کوچکی از هوای محبوس شده را حمل میکنند، شبیه به آنچه که وقتی یک لیوان را به صورت وارونه در آب فرو میکنیم اتفاق میافتد. اگر ماشینها را در معرض میدان صوتی قرار دهید، مانند آنچه در اولتراسوند استفاده میشود، حبابها شروع به ارتعاش وحشتناکی میکنند و آب را دور میکنند و رباتها را به سمت جلو شلیک میکنند.
سیستیت بینابینی، که به عنوان سندرم مثانه دردناک شناخته میشود، میتواند باعث درد شدید لگن شود. درمان این بیماری میتواند به همان اندازه ناراحت کننده باشد. اغلب، بیماران باید چندین بار در طول هفتهها به کلینیک مراجعه کنند، جایی که پزشک محلول خشن دگزامتازون را از طریق کاتتر به مثانه تزریق میکند.
در آزمایشهای آزمایشگاهی، محققان مجموعهای از میکرورباتها را ساختند که غلظتهای زیاد دگزامتازون را در خود محصور کردند. سپس آنها هزاران ربات را وارد مثانه موشهای آزمایشگاهی کردند. نتیجه یک سفر شگفتانگیز واقعی بود: میکرورباتها قبل از چسبیدن به دیوارههای مثانه در اندامها پراکنده شدند، که احتمالاً دفع آنها را دشوار میکرد. هنگامی که به آنجا رسیدند، دستگاهها به آرامی دگزامتازون خود را در طول حدود دو روز آزاد کردند.
« جین لی » گفت : چنین جریان ثابتی از دارو میتواند به بیماران اجازه دهد تا داروهای بیشتری را در مدت زمان طولانی تری دریافت کنند و نتایج را برای بیماران بهبود بخشد.
وی افزود : این تیم باید کارهای زیادی را انجام دهد تا میکرورباتها بتوانند از بدن انسان واقعی عبور کنند. برای شروع، این گروه میخواهد ماشینها را کاملاً زیست تخریبپذیر کند تا در نهایت در بدن حل شوند. و اگر بتوانیم این ذرات را در مثانه کاربردی کنیم، آنگاه میتوانیم به ترشح داروی پایدارتری دست یابیم و شاید بیماران مجبور نباشند به دفعات به کلینیک مراجعه کنند.
نظر شما