Сен 15

Биогибридные микроботы для лечения

Во вселенной «Доктора Кто» на телевидении самые страшные противники — гибридные робо-органические формы жизни, известные как Далеки.

Каждый Далек — это живое существо, заключенное в роботизированную оболочку со смертоносным оружием, часто используемое, чтобы вселять ужас в жителей Лондона, других городов или целых планет. Но если вы думаете, что это страшно, теперь представьте, что наноДалеки, которые слишком маленькие, чтобы их увидеть, суетятся внутри вашего тела, каждый из них повторяет «Уничтожить!»

Это не совсем надумано. Наземные ученые здесь и сейчас разрабатывают нечто поразительно похожее. Но идея не в том, чтобы вторгаться и побеждать, а в том, чтобы вылечить или исцелить.

Вместо «Доктора Кто» это предприятие представляет нечто большее, чем настоящая версия «Фантастического путешествия», фильма 1966 года, созданного Исааком Азимовым. В этой истории ученые сократили подводную лодку (с людьми внутри) до размера микроба, что позволило людям проникнуть в мозг ученого с опасным для жизни тромбом. В сегодняшней версии этой истории ученые сочетают живые микробы с дополнительным грузоподъемным устройством. Эти «гибридные биологические микророботы» могут доставлять лекарственные препараты для борьбы с болезнями, атаковать опухоли или выполнять другие полезные функции.

Врачи не будут в ближайшее время развертывать гибридные армии микророботов в теле кого-либо. Исследователи должны будут обойти многочисленные технические препятствия, прежде чем микроботы станут стандартной операционной процедурой. Но ни одна из этих перспектив не является полностью гипотетической. Исследователи уже разработали и создали несколько версий гибридных микророботов, способных ориентироваться в клеточном мире.

«За последнее десятилетие различные микроорганизмы и искусственные носители были объединены для создания уникальных биогибридных микророботов, которые могут плавать или ползти внутри тела», — пишут Юнус Алапан и его коллеги в текущем Ежегодном обзоре управления, робототехники и автономных систем.

Эксперименты в пробирках, лабораторных чашках или на животных показали, например, что биогибридные боты могут управляться магнитными полями, световыми импульсами или химическими свойствами окружающей их среды для доставки лекарств в желаемые места. Такие мобильные гибриды могут также манипулировать клеточными взаимодействиями или генерировать тепло, чтобы вызывать другие полезные с медицинской точки зрения эффекты.

Все гибридные подходы к ботам имеют общую идею объединить мобильный микроб — тот, который может ползти или плавать — со структурой, которая может перевозить грузы или выполнять другие работы. Но в отличие от Далеков, которые все похожи друг на друга, гибридные микророботы могут быть созданы из разнообразного набора мобильных микроорганизмов. Исследователи также создали библиотеку искусственных носителей, сделанных из разных материалов, с различными размерами и формами, которые могут соединяться с микроорганизмами, не убивая их.

Такое разнообразие необходимо, потому что ни один тип микробота не подходит для всех целей.

«Не существует единого рецепта для разработки идеального биогибридного микроробота, поскольку требуемая производительность и функциональность в значительной степени зависят от конкретного применения», — пишут Алапан и соавторы из Института интеллектуальных систем Макса Планка в Штутгарте, Германия.

Кроме того, маловероятно, что какое-либо медицинское вмешательство может быть успешно выполнено с помощью одного гибридного микробота. Поэтому необходимо разработать методы для контроля и координации движения и действий целых роев ботов.

«Использование биогибридных микророботов в медицине по-прежнему сопряжено со многими проблемами», — пишут Алапан и соавторы. Планирование исследований для решения этих задач в «тесном сотрудничестве с медицинскими исследователями значительно улучшит и ускорит перевод биогибридных микророботов для медицинского использования».

Добавить комментарий

Your email address will not be published.