Sağlık Alanında Mucizevi Bir Gelişme: Hibrit Mikro-Robot
Hibrit Mikro-Robot fizyolojik ortamda gezinebiliyor, hedeflenen hasarlı hücreleri yakalayabiliyor.
Tel Aviv Üniversitesindeki araştırmacılar, tek bir biyolojik hücre büyüklüğünde (yaklaşık 10 mikron çapında), elektrik ve manyetik olmak üzere iki farklı mekanizma kullanılarak kontrol edilebilen ve yönlendirilebilen hibrit bir mikro-robot geliştirdi. Mikro-robot, biyolojik bir numunedeki farklı hücreler arasında gezinebiliyor, farklı hücre türlerini ayırt edebiliyor, sağlıklı mı yoksa ölmekte mi olduklarını belirleyebiliyor ve ardından genetik analiz gibi daha ileri çalışmalar için istenen hücreyi taşıyabiliyor.
Mikro-robot ayrıca bir ilacı ve/veya geni yakalanan hedeflenen tek hücreye nakledebiliyor. Araştırmacılara göre bu gelişme, tek hücre analizi gibi önemli bir alandaki araştırmaları teşvik etmenin yanı sıra tıbbi teşhis, ilaç taşıma ve tarama, cerrahi ve çevre koruma alanlarında da kullanım alanı bulabilir.
Yenilikçi teknoloji, Tel Aviv Üniversitesi Makine Mühendisliği Fakültesi ve Biyomedikal Mühendisliği Bölümü’nden Prof. Gilad Yossifon ve ekibi tarafından geliştirildi: Doktora sonrası araştırmacı Dr. Yue Wu ve öğrenci Sivan Yakov, İsrail Teknoloji Enstitüsü Technion’dan doktora sonrası araştırmacı Dr. Afu Fu ile işbirliği içinde. Araştırma Advanced Science dergisinde yayımlandı.
Dr. Gilad Yossifon, mikro robotların (bazen mikro motorlar veya aktif parçacıklar olarak da adlandırılır) bir yerden bir yere hareket edebilen ve çeşitli eylemleri (örneğin: sentetik veya biyolojik kargonun toplanması) otonom olarak veya bir operatör tarafından harici kontrol yoluyla gerçekleştirebilen biyolojik bir hücre boyutunda küçük sentetik parçacıklar olduğunu açıklıyor.
Dr. Yossifon’a göre, “Mikro-robotun otonom hareket etme kabiliyetinin geliştirilmesinde bakteri ve sperm hücreleri gibi biyolojik mikro-yüzücülerden esinlenilmiştir. Bu, tıp ve çevre gibi alanlarda çok çeşitli kullanım alanlarının yanı sıra bir araştırma aracı olarak da hızla gelişen yenilikçi bir araştırma alanıdır.”
Mikro-robotun yeteneklerinin bir göstergesi olarak araştırmacılar onu tek kan ve kanser hücrelerini ve tek bir bakteriyi yakalamak için kullandılar ve sağlıklı bir hücre, bir ilaçtan zarar görmüş bir hücre veya doğal bir “intihar” sürecinde ölen veya ölmekte olan bir hücre gibi farklı canlılık seviyelerine sahip hücreler arasında ayrım yapabildiğini gösterdiler (böyle bir ayrım, örneğin anti-kanser ilaçları geliştirilirken önemli olabilir).
İstenen hücreyi belirledikten sonra mikro robot onu yakalar ve daha fazla analiz edilebileceği bir yere taşır. Bir diğer önemli yenilik de mikro-robotun etiketlenmemiş hedef hücreleri tanımlayabilmesidir; mikro-robot, hücrenin benzersiz elektriksel özelliklerine dayanan yerleşik bir algılama mekanizması kullanarak hücrenin türünü ve durumunu (sağlık derecesi gibi) tanımlar.
Dr. Yossifon şöyle diyor: “Yeni gelişme, teknolojiyi iki ana açıdan önemli ölçüde ilerletiyor: elektrik ve manyetik olmak üzere iki farklı mekanizma ile hibrit tahrik ve navigasyon. Buna ek olarak mikro-robot, etiketlemeye gerek kalmadan, yerel testler ya da harici bir cihaza nakil için tek bir hücreyi tanımlama ve yakalama konusunda gelişmiş bir beceriye sahiptir. Bu araştırma laboratuvarda in-vitro deneyler için biyolojik örnekler üzerinde gerçekleştirilmiştir ancak gelecekte vücut içinde de çalışacak mikro-robotların geliştirilmesi amaçlanmaktadır; örneğin, hedefe hassas bir şekilde yönlendirilebilen etkili ilaç taşıyıcıları olarak.”
Araştırmacılar, mikro-robotun hibrit tahrik mekanizmasının, sıvı biyopsilerde olduğu gibi fizyolojik ortamlarda özellikle önemli olduğunu açıklıyor. “Şimdiye kadar elektrikli bir yönlendirme mekanizmasına dayalı olarak çalışan mikro robotlar, elektrik tahrikinin daha az etkili olduğu fizyolojik ortam gibi nispeten yüksek elektrik iletkenliği ile karakterize edilen belirli ortamlarda etkili değildi. İşte bu noktada, ortamın elektriksel iletkenliğinden bağımsız olarak çok etkili olan tamamlayıcı manyetik mekanizma devreye giriyor.”
Yossifon sözlerini şöyle sonlandırıyor: “Araştırmamızda, alana önemli ölçüde katkıda bulunan önemli yeteneklere sahip yenilikçi bir mikro-robot geliştirdik: Elektrik ve manyetik alanların bir kombinasyonu yoluyla hibrit tahrik ve navigasyonun yanı sıra fizyolojik bir ortamda tek bir hücreyi tanımlama, yakalama ve bir yerden bir yere taşıma yeteneği. Bu yetenekler, araştırmanın yanı sıra çok çeşitli uygulamalar için de geçerlidir.
“Bu teknoloji diğer alanların yanı sıra şu alanları da destekleyecektir: Tek hücre düzeyinde tıbbi teşhis, hücrelere ilaç ya da gen eklenmesi, genetik düzenleme, ilaçların vücut içindeki hedeflerine taşınması, çevrenin kirletici parçacıklardan temizlenmesi, ilaç geliştirme ve ‘parçacık üzerinde bir laboratuvar’ -sadece mikro parçacıkların erişebildiği yerlerde teşhis yapmak üzere tasarlanmış mikroskobik bir laboratuvar- oluşturma.”
Kaynak: https://phys.org
Derleyen : Simge Kara
Doğuştan Engelli Bir Öğrenci İçin Sınıf Arkadaşları Robotik Kol Tasarladı