Een rupsachtige minirobot om geneesmiddelen in het lichaam af te leveren
Vorsers van de Universiteit van Hong Kong hebben een minuscuul rupsachtig robotje ontwikkeld dat zich kan verplaatsen, alle hoeken van het lichaam kan bereiken en een geneesmiddel kan afgeven op een welbepaalde plaats zonder de omgevende weefsels te beschadigen.
De nanorobot heeft soepele, behendige "pootjes". De wetenschappers hebben zich daarbij laten leiden door de natuur. Ze hebben de poten van honderden dieren met twee, vier, acht of meer poten onderzocht en hebben hun keuze uiteindelijk laten vallen op duizendpotigen.
Het robotje ziet eruit als een metroticketje van twee centimeter lang, een tiental millimeter breed en niet dikker dan 0,15 mm en heeft honderden spitse pootjes van ongeveer 0,65 millimeter, die gelijken op haartjes. Het grote aantal pootjes beperkt de contactoppervlakte tussen het robotje en het lichaam, waarin het zich verplaatst, en vermindert de wrijving met de omgevende gezonde weefsels met factor 40. Dankzij het zeer grote aantal pootjes, die zeer dicht bij elkaar staan, kan het prototype zich gemakkelijk in allerhande middens verplaatsen, zowel op een droog terrein als in de lichaamsvochten (bloed of mucus), en kan het de verschillende obstakels in het menselijke lichaam nemen zonder inwendige letsels te veroorzaken. Als het een obstakel tegenkomt dat tien keer groter is dan het robotje zelf, kan het zich in een hoek van 90 graden draaien om erover te kruipen.
De vorsers hebben ook de samenstelling van hun minirobot zorgvuldig gekozen. Ze hebben daarvoor een hydrofoob materiaal op basis van silicium gebruikt, polydimethylsiloxaan genoemd. Dat zeer rubberachtige materiaal kan gemakkelijk in stukken worden gesneden voor vorming van "duizendpoten" van wisselende grootte en vorm voor verschillende toepassingen.
Nog een andere bijzonderheid: het materiaal bevat ook magnetische partikels, die zorgvuldig zijn gerangschikt en reageren op een magnetisch veld in de omgeving. Dat levert de kracht die het robotje nodig heeft om zich te verplaatsen. Het robotje verplaatst zich als een rups met een voor-achterwaartse golfbeweging of door op zijn kant te schommelen. De verplaatsingssnelheid verschilt naargelang van de frequentie van de elektromagnetische prikkels die van buitenaf worden toegediend. Een chirurg kan het robotje zo gemakkelijk op afstand bedienen.
Het robotje zou tot honderd keer zijn gewicht kunnen dragen. De uitvinders ervan hebben een capsule van een geneesmiddel op zijn rug gelegd en het robotje heeft de capsule met succes in de maag gebracht.
De nanorobot is snel, resistent, past zich aan aan elk type omgeving, kan behendig obstakels te boven komen en is zeer flexibel. Dat is goed gezien de complexiteit van de anatomische netwerken in het menselijke lichaam.
Het robotje zou in de nanogeneeskunde kunnen worden ingezet om geneesmiddelen naar een welbepaalde plaats in het lichaam te voeren, daar waar ze nodig zijn. Bijvoorbeeld net op een tumor of precies in een zone die geïnfecteerd is. Dat zou nevenschade aan de omgevende gezonde cellen tegengaan, en je kan dan ook een veel lagere hoeveelheid van de geneesmiddelen toedienen.
De vorsers erkennen dat ze hun technologisch juweeltje nog in een echt menselijk lichaam moeten testen en ze hopen over 2, 3 jaar te kunnen uitpakken met een biologisch afbreekbaar robotje.
(referentie: Nature Communications, 26 september 2018, DOI: 10.1038/s41467-018-06491-9, en YouTube-video, 26 september 2018)