Door zich slim aan te passen aan hun omgeving, kunnen deze flexibele micro-robots moeiteloos het menselijk lichaam verkennen.

Het begint er steeds meer op te lijken dat we in de toekomst voor het behandelen van onze kwalen gebruik gaan maken van medische micro-botjes, die ons lichaam van binnenuit pijlen en medicijnen toedienen waar nodig. Onderzoekers aan het EPFL en het ETH Zürich zijn met hun onderzoek weer een stapje dichterbij dat scenario gekomen. Ze ontwikkelden microbots die zich slim aan kunnen passen aan hun omgeving en zo zwemmend, kronkelend en kruipend bij zelfs de meest afgelegen plekken in ons lichaam kunnen komen. Het onderzoek werd gepubliceerd in vakblad Science Advances.

Lees ook: Microbots go with the flow

Binnenin

Het nut van kleine robots die ons lichaam van binnenuit monitoren en zelfs onder handen nemen, is duidelijk. Ze zouden namelijk niet alleen heel gericht medicijnen kunnen toedienen, in sommige gevallen zouden ze zelfs operaties kunnen vervangen. Helaas is ons lichaam behoorlijk ingewikkeld en is het voor zo’n kleine bot lang niet altijd even makkelijk overal te komen.

Om ook die ‘afgelegen’ plekken te bereiken, ontwikkelden de onderzoekers microbots die, opgebouwd uit verschillende gevouwen lagen van zogenaamde nanocomposite hydrogels, zo elastisch en flexibel zijn dat ze zich moeiteloos in de kleinste hoekjes en gangetjes kunnen wurmen.

De microbots passen hun vorm aan de omgeving aan. Zo zouden ze zelfs op de moeilijkst bereikbare plekjes in ons lichaam kunnen komen. Credit: EPFL/ETHZ

Vouwen

Dankzij de ingebouwde magnetische deeltjes kunnen de piepkleine bots met gecontroleerde elektromagnetische velden van buiten het lichaam aangestuurd worden. Maar de echte waarde ligt in hun deels autonome karakter. De microbots kunnen zich volgens de onderzoekers namelijk automatisch aanpassen aan hun omgeving.

Dat testten de onderzoekers door de robotjes door smalle, glazen buisjes te laten zwemmen – om bloedvaten te simuleren – met daarin vloeistoffen die verschilden in stroperigheid en stroomsnelheid (zie afbeelding hierboven). Een buisvormig ‘lichaam’ met een platte staartstructuur om mee te peddelen, bleek de meest efficiënte vorm om door heel vloeibare omgevingen te zwemmen. Voor dikkere, stroperigere vloeistof bleek dat een helix.

Medisch hulpmiddel

In dit geval vouwden of ontvouwden de kleine origami-robotjes zich afhankelijk van de suikerconcentratie – als indicatie voor stroperigheid – tot de best geschikte vorm. Maar volgens de onderzoekers zijn de microbots voor verschillende omgevingen te programmeren.

De kleine medische bots zijn de meest geavanceerde tot nu toe. Daarbij zijn ze volgens de onderzoekers, die de de werking van de robotjes nu verder aan het bijschaven zijn, relatief gemakkelijk en goedkoop te produceren.

Bronnen: Science Advances, EFPL, New Atlas

Beeld: EPFL/ETHZ

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!