Oké, ik weet wat je waarschijnlijk denkt. We horen al jaren, misschien zelfs tientallen jaren, over het gebruik van kleine robots in de geneeskunde. En ze zijn er nog steeds niet. Waar zijn mijn medische microbots al?

Ze komen eraan, zegt Brad Nelson, werkzaam in de robotica bij ETH Zürich. Spoedig. En ze zouden een gamechanger kunnen zijn voor een aantal ernstige ziekten. In een perspectief gepubliceerd in Wetenschap Tegenwoordig beweren Nelson en zijn co-auteur Salvador Pané dat deze kleine machines kunnen helpen medicijnen precies daar af te leveren waar ze nodig zijn. Dat zou de toxiciteit helpen minimaliseren. “Dus we kunnen sterkere doses gebruiken en misschien kunnen we de manier waarop we sommige van deze ziekten behandelen heroverwegen”, zegt Nelson.

Wat maakt Nelson optimistisch dat deze technologieën eraan komen? Sommige van dergelijke robots hebben hun weg gevonden van de laboratoriumbank naar grote dieren, waaronder varkens. Er zijn minstens vier startups die werken aan medische microrobots die ‘ongebonden’ door het lichaam kunnen reizen. Een van deze, Bionaut, eerder dit jaar 43 miljoen greenback opgehaald om de therapie in fase 1-onderzoeken te brengen. Het zal het geld gebruiken om apparaten te ontwikkelen ter grootte van een potloodpunt die zijn ontworpen om medicijnen af ​​te leveren op de plaats van glioom-hersentumoren en cysten te doorboren die de stroom van ruggenmergvocht in de hersenen blokkeren, een symptoom van een zeldzame kinderziekte genaamd Dandy-Walker-syndroom.

‘Microrobot’ is een verzamelnaam voor robots die in grootte variëren van één micron (ongeveer een honderdste van de breedte van een mensenhaar) tot enkele millimeters. Als de robotic heel klein is, kleiner dan een micron, is het een nanorobot. En hoewel het aanlokkelijk kan zijn om ‘microbot’ te zeggen omdat het heel cool klinkt, is dat ‘meer een Hollywood-achtige time period’, zegt Nelson.

Microrobots kunnen bestaan ​​uit synthetische materialen, biologische materialen (deze worden biologische robots of biobots genoemd), of beide (biohybride robots). Velen van hen, inclusief degene die Nelson ontwikkelt, bewegen dankzij magneten.

Maar anderen kunnen op eigen kracht verder gaan. Vorige week meldde een staff van onderzoekers van Tufts en Harvard dat ze tracheale cellen in biobots hadden veranderd. De menselijke luchtpijp heeft aan de binnenkant golvende cilia om microben en vuil op te vangen. Maar deze onderzoekers moedigden de tracheale cellen aan om een ​​organoïde te vormen met de cilia aan de buitenkant. Afhankelijk van hun vorm en dekking van de trilhaartjes konden de bots in rechte lijnen reizen, cirkels draaien of wiebelen. En – verrassende wending – toen de onderzoekers een metalen staaf over een laag levende neuronen schraapten die in een schaaltje groeiden, zwermden de biobots door het gebied en stimuleerden nieuwe neuronen om te groeien. “Het is fascinerend en volkomen onverwacht dat normale tracheale cellen van patiënten, zonder hun DNA te wijzigen, zelfstandig kunnen bewegen en de groei van neuronen in een beschadigd gebied kunnen stimuleren”, zegt Michael Levin, een ingenieur bij Tufts die het onderzoek leidde. in een persbericht. “We kijken nu hoe het genezingsmechanisme werkt en vragen ons af wat deze constructies nog meer kunnen doen.”

Het potentiële nut van deze microrobots is enorm. “Veel mensen denken aan vaatziekten”, zegt Nelson. Microrobots kunnen worden geïnjecteerd en bloedstolsels in de hersenen oplossen om patiënten met een beroerte te behandelen. Of ze kunnen zwakke plekken in bloedvaten in de hersenen versterken om te voorkomen dat ze barsten. Ze konden medicijnen op specifieke locaties afleveren. En dan zijn er nog vreemdere toepassingen. Onderzoekers van de Universiteit van Pennsylvania hebben zich ontwikkeld bots waarvan ze hopen dat ze ooit je tandenborstel kunnen vervangen.

Andere groups werken aan bots die sperma nabootsen of ervan zijn gemaakt. Onderzoekers hebben koeiensperma ontwikkeld bedekt met ijzeren nanodeeltjes, genaamd IJZERperm, die zwemmen met behulp van een roterend magnetisch veld; de hoop is dat ze kunnen worden gebruikt voor gerichte medicijnafgifte. Een staff uit Duitsland werkt aan microrobots die helpen bij de bevruchting door zwak zwemmend sperma aan de eicel af te geven. Hun systeem geeft zelfs medicijnen vrij om de harde laag van het ei af te breken. Diezelfde groep beschreef onlangs ook hoe microrobots kunnen worden gebruikt bij IVF. Bij een typische IVF-procedure wordt een eicel buiten het lichaam bevrucht en wordt het resulterende embryo naar de baarmoeder overgebracht. De process mislukt vaak. Maar als microbots het embryo terug naar de eileider of het endometrium zouden kunnen brengen, zou het embryo zich onder meer natuurlijke omstandigheden kunnen ontwikkelen, wat de implantatiesnelheid zou kunnen verbeteren. Ze stellen zich microrobots voor die worden geleid door magnetische velden en die een embryo kunnen vastgrijpen of dragen, het kunnen loslaten en vervolgens op natuurlijke wijze kunnen worden afgebroken.