Studi e Ricerche
Il nuovo robot morbido sviluppato dagli ingegneri della Facoltà di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale (MAE) della NTU è stato descritto in un articolo pubblicato sulla rivista scientifica Advanced Materials
"I metodi tradizionali di somministrazione dei farmaci come la somministrazione orale e le iniezioni sembreranno relativamente inefficienti se messi a confronto con l'invio di un piccolo robot attraverso il corpo per somministrare il farmaco esattamente dove serve"
Il nuovo robot morbido sviluppato dagli ingegneri della Facoltà di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale (MAE) della NTU è stato descritto in un articolo pubblicato sulla rivista scientifica Advanced Materials
Si ritiene che lo studio sia il primo esempio segnalato di robot in miniatura in grado di trasportare fino a quattro farmaci diversi e di rilasciarli in ordini e dosi riprogrammabili. Rispetto ai precedenti robot di piccole dimensioni, che possono trasportare solo tre tipi di farmaci e non possono essere programmati per il rilascio in un ordine preciso, i robot in miniatura di nuova concezione offrono funzioni di precisione che hanno il potenziale per migliorare significativamente i risultati terapeutici, riducendo al minimo gli effetti collaterali, ha affermato il team di ricerca. Il team della NTU aveva già sviluppato in precedenza robot in miniatura controllati magneticamente, capaci di compiere manovre complesse come "nuotare" in spazi ristretti e afferrare oggetti minuscoli.
Basandosi sul loro lavoro precedente, il ricercatore principale, il professore associato Lum Guo Zhan della Facoltà di Ingegneria meccanica e aerospaziale (MAE), ha affermato che il team si è ispirato al film degli anni '60 "Viaggio allucinante", in cui l'equipaggio di un sottomarino veniva ridotto alle dimensioni di una cellula per riparare i danni al cervello di uno scienziato ferito. "Quello che era uno scenario da film di fantascienza sta ora diventando più vicino alla realtà con l'innovazione del nostro laboratorio. I metodi tradizionali di somministrazione dei farmaci come la somministrazione orale e le iniezioni sembreranno relativamente inefficienti se messi a confronto con l'invio di un piccolo robot attraverso il corpo per somministrare il farmaco esattamente dove serve", ha affermato il Prof. Associato Lum.
Capacità di distribuzione dei farmaci altamente abili e riprogrammabili
Il robot delle dimensioni di un granello è stato creato utilizzando materiali compositi magnetici intelligenti (microparticelle magnetiche e polimeri) non tossici per l'uomo. A differenza dei robot in miniatura esistenti che non possono controllare con precisione i loro orientamenti, il robot morbido di recente sviluppo è altamente abile: rotola e striscia rapidamente per superare gli ostacoli. La sua destrezza offre un grande potenziale per navigare in ambienti complessi e non strutturati all'interno del corpo umano.
Negli esperimenti di laboratorio, il robot ha eseguito compiti in acqua che imitavano le condizioni del corpo umano. Il robot è stato inizialmente posizionato su una superficie divisa in quattro sezioni ed è riuscito a muoversi in ogni sezione a velocità comprese tra 0,30 mm e 16,5 mm al secondo e a rilasciare un farmaco diverso in ogni sezione, dimostrando la sua capacità di trasportare più farmaci e di essere programmabile per il loro rilascio in modo controllato. In un altro esperimento, i ricercatori hanno testato la capacità del robot di somministrare farmaci in ambienti più difficili utilizzando un liquido più denso; i risultati hanno dimostrato che il robot riusciva a muoversi nell'ambiente e a rilasciare farmaci in quantità sufficiente nell'arco di otto ore.
Inoltre, dopo otto ore di movimento continuo, il robot ha mostrato una perdita minima di farmaco. Questa capacità di controllare il rilascio del farmaco senza perdite eccessive rende il robot morbido un buon candidato per i trattamenti che richiedono la somministrazione precisa di più farmaci in tempi e luoghi diversi. Tra i coautori dello studio figurano il ricercatore Yang Zilin e il dottorando Xu Changyu della Facoltà di Scienze dell'Educazione e dell'Educazione Ambientale (MAE).
"Questi risultati dimostrano che il nostro robot morbido potrebbe potenzialmente svolgere un ruolo chiave nel futuro della somministrazione mirata di farmaci, soprattutto in quei trattamenti come le terapie contro il cancro che necessitano di un controllo preciso su più farmaci", ha affermato Yang. Fornendo un punto di vista indipendente, il dott. Yeo Leong Litt Leonard, consulente senior e chirurgo presso la Divisione di neurologia, Dipartimento di medicina, National University Hospital e Ng Teng Fong General Hospital, ha affermato: "Come medico che esegue procedure minimamente invasive, attualmente utilizziamo un catetere e un filo per muoverci attraverso i vasi sanguigni per trattare i problemi. Ma posso prevedere che non passerà molto tempo prima che questo venga sostituito da piccoli robot in grado di nuotare autonomamente attraverso il corpo per raggiungere punti che non possiamo raggiungere con i nostri strumenti. Questi robot potrebbero rimanere in posizione e rilasciare farmaci nel tempo, il che sarebbe molto più sicuro che lasciare un catetere o uno stent all'interno del corpo per lungo tempo. Questa è una svolta medica sul punto di accadere".
Il team di ricerca della NTU sta ora cercando di rendere i propri robot ancora più piccoli in modo che possano essere utilizzati per fornire trattamenti rivoluzionari per condizioni come tumori al cervello, cancro alla vescica e cancro colorettale. Prima che questi piccoli robot vengano impiegati per tali trattamenti medici, i ricercatori della NTU mirano a valutare ulteriormente le loro prestazioni con dispositivi organ-on-chip e modelli animali.
