روبوتاتٌ ميكروية للعملياتِ الطّبيةِ يمكنُ التحكمُ بها عن بعدٍ.

استمع على ساوندكلاود 🎧

قامَ العلماءُ بتطويرِ أسلوبٍ جديدٍ لبناءِ الروبوتاتِ الميكروية التي يُمكنُ استخدامها في جسمِ الإنسانِ؛ من أجل نقلِ الأدويةِ، وتنفيذِ بعضِ العملياتِ الطبيةِ الأخرى.

في السنواتِ القليلةِ السابقةِ، قامَ العلماءُ حولَ العالمِ بدراسةِ طرقٍ تُمكّنهم من استخدام الروبوتات الصغيرة جداً، من أجلِ تَحسينِ أدائِها أثناء قيامها بمعالجة الأمراض، فهذه الروبوتات مصممة لتدخل جسم الإنسان، وتقوم بإيصال المصل(الدواء) إلى مكانٍ محددٍ، أو القيام بعمليات دقيقة مثل تنظيف وفتح الشرايين المسدودة، حيث إنه بإمكانها تحسين العلاج، والقيام بالعمليات الجراحية المعقدة.

سيلمان ساكار وهو عالمٌ في المدرسةِ التطبيقيةِ الاتحادية في لوزان في سويسرا، اجتمع مع مجموعة علماء من جامعة ETH في زيورخ في سويسرا، شَكّلوا فريقاً وقاموا بتطويرِ طريقةٍ بسيطةٍ وعمليةٍ؛ لبناء روبوت مُستوحَى من الطبيعة، وتزويده بخصائص متطورة، كما قاموا بإنشاء منصة من أجل تجريبِ عدة تصاميم لهذه الروبوتات، ودراسة عدة طرق لتحريكها. عملهم الذي تم نشره في مجلة Nature Communications، يرتكزُ على إنتاج روبوتات ميكروية معقدة، وقابلة لإعادة التشكُل، ويمكن تصنيعها أيضاً بإنتاجية عالية، وقاموا أيضا ببناء نظام أو وسط محاكاة كامل، والذي بمكنه التحكمُ بحركةِ الروبوتات بواسطة حقول الكهرومغناطيسية والتي تسبب تغير شكل هذه الروبوتات أيضاً بواسطة الحرارة.

روبوتٌ يتحركُ بنفسِ حركةِ البكتيريا:

على عكسِ الروبوتات العادية فإن هذه الروبوتات ناعمة، مرنة ولا تحتاج لمحرك، لأنها مصنوعة من هيدروجيل* متوافق حيوياً ومغانط نانوية، هذه المغانط لها وظيفتان الأولى: تقومُ بإعطاء الروبوتات الصغيرة شكلها خلال عملية التصنيع، والثانية: تجعلها تسبحُ وتتحركُ عندما يتمّ تطبيقُ حقل كهرومغناطيسي عليها.

صناعة روبوت من هذه الروبوتات الصغيرة يحتاجُ لعدة خطوات، أولاً المغانط النانوية توضع ضمن طبقات من الهيدروجيل، وبعدها يتمّ تطبيق حقل كهرومغناطيسي؛ لتوجيه المغانط للأجزاء المختلفة في هذا الروبوت، وبعدها تتم عملية بلمرة من أجل تثبيت شكل الهيدروجيل، وبعدها يتم وضع الروبوت في الماء حيث إنه ينثني بأشكال محددة، تعتمدُ على توضع المغانط داخل الجيل؛ لتُشَكلّ الشكل النهائي ثلاثي الأبعاد لهذا الروبوت الصغير.

حالما يتمّ الحصول على الشكل النهائي، يتم استخدام حقل كهرومغناطيسي لجعل الروبوت يسبح، عندها وعندما يتم تسخين الروبوت فإنه سيغير من شكله (يتم فرد الطية)، أسلوب التصنيع هذا جعل الباحثين قادرين على بناء روبوتات صغيرة تشابه البكتيريا المسببة لداء الثقبيات الأفريقي أو المعروف باسم داء النوم، فهذا النوع من البكتيريا يستخدم سوط(ذيل) لمساعدته على الحركة ولكنه يقوم بإخفائه حالما يدخل بمجرى دم الإنسان المصاب كآلية للنجاة.

اختبرَ الباحثون أنواع عديدة، ومختلفة من تصاميم الروبوتات الميكروية ليتوصلوا إلى واحدة تحاكي هذا الأسلوب، النموذج الأولي من هذه الروبوتات التي تمّ التوصل إليها من خلال هذا العمل، يمتلك ذيل يساعده على السباحة مثل البكتريا، وعندما يتم رفع درجة الحرارة بواسطة الليزر يختفي الذيل حيث إنه يلتف حول جسم الروبوت كما في الصورة التالية:

فهم أفضل لطريقة عمل البكتيريا:

يقول ساكار:" لقد لاحظنا بأن شكل جسم البكتيريا، وطريقة عمل ذيلها يلعب دوراً مهماً في هذه الحركة، يتيح لنا المنتج من اختبار العديد من الأشكال، والمجموعات المتاحة لاختيار الحركة المناسبة لمهمة المعطاة. مبدأ منتجنا الجديد يساعدنا على توفير معلومات ذات قيمة عن كيفية تحرك البكتيريا داخل جسم الإنسان وقدرتها على التكيف مع البيئة الميكروية".

حتى الآن فإن هذه الروبوتات الصغيرة لا تزال في مرحلة التطوير، يقول ساكار:"مازال هنالك العديد من العوامل التي يجب أن تؤخذ بعين الاعتبار، على سبيل المثال علينا التأكد بأن هذه الروبوتات الصغيرة لن تتسبب بأي تأثيرات جانبية على المرضى