اخیراً محققان رباتیک، رباتهای شناگر بسیار کوچکی را به نام میکرو ربات شناگر طراحی کردند که دارای قابلیتهای حسی و حرکتی بسیار پیشرفته ای هستند. این میکرو رباتها در پزشکی بخصوص برای انجام روشهای درمانی در قسمتهایی از بدن که دستیابی به آن قسمتها دشوار است، مانند سیستم عصبی مرکزی یا سیستم عروقی کاربرد فراوان دارند.
در حالیکه میکرو ربات شناگر می تواند به مداخلات درون بدن کمک کند، استفاده از آن همچنین با خطراتی همراه است. به عنوان مثال، می تواند پاسخهای نامطلوب سیستم ایمنی که متجاوز تلقی می شوند را از بدن خارج کنند.
عملکرد سیستم ایمنی بدن
سیستم ایمنی بدن برای شناسایی و محافظت از بدن در مقابل اندام ها و اشیای خارجی، طراحی شده است. هنگامیکه سلولهای سیستم ایمنی همانند میکروفاژها، یک شی خارجی یا متجاوز را تشخیص می دهند، با استفاده از روش فاگوسیتوز (سلول بیگانه خواری) سلول بیگانه را حذف یا خنثی می کنند.
برای دور زدن این مساله و اطمینان از اینکه میکرو رباتها پاسخ ایمنی را تحریک نمی کنند، رباتها باید به دقت و به گونه ای که تعامل آنها با سلولهای سیستم ایمنی بدن به حداقل برسد، طراحی شوند. طراحان آنها باید به شکل، ساختار و شیمی سطح آنها توجه ویژه ای داشته باشند. زیرا این ویژگیها می توانند نقش اساسی در ارتباط رباتها با سلولهای سیستم ایمنی بدن داشته باشند.
میکرو ربات شناگر چگونه طراحی می شود؟
متأسفانه، طراحی میکرو ربات شناگر با استفاده از متغیرهای ساختاری که تعامل آنها را با سیستم ایمنی بدن به حداقل می رساند، بسیار چالش برانگیز است. این امر به این دلیل است که اغلب، ویژگی های ساختاری که تمایل به فعالسازی سیستم ایمنی دارند، برای عملکرد و حرکات ربات بسیار مهم هستند.
محققان موسسه هوشمند مکس پلانک اخیراً تحقیقی را انجام داده اند که به بررسی تعامل بین پارامترهای طراحی ساختاری میکرو ربات شناگر برای کاربردهای پزشکی و سیستم ایمنی بدن انسان می پردازد. مقاله آنها در مجله رباتیک منتشر شده که مشاهدات جالبی را ارائه می دهد و می تواند در عین حفظ عملکرد حرکتی بالا، به پیاده سازی میکرو رباتها که سیستم ایمنی را فعال نمی کند، کمک کند.
کاربرد میکرو ربات شناگر در پزشکی
محققان در مقاله خود نوشته اند: ما اثر متقابل میکرو ربات شناگر قابل کنترل را با استفاده از ماكروفاژ سلولی موش كه تازه از طحال موش ها برداشت شده را با تغییر سیستماتیک مورفولوژی مارپیچی آنها بررسی كرده ایم.
در اصل، محققان مشاهده کردند که ماکروفاژها و طحالها، دو نوع سلول با عملکرد ایمنی که از موش ها برداشت شدند، می توانند شماره چرخش مارپیچ میکرو ربات شناگر مورد استفاده را تشخیص دهند و یک پاسخ ایمنی هدفمند را ایجاد کنند. یافته های آنها حاکی از آن است که میکرو رباتهای پزشکی باید با توجه به عملکرد حرکتی و تعامل با سلولهای ایمنی، بهینه شوند. این دو عنصر باید به طور هم زمان مورد بررسی قرار گیرد تا به یک سازش برسند، بطوریکه به میکرو رباتهای شناگر اجازه می دهد تا بدون تعامل با سلولهای ایمنی به خوبی در بدن حرکت کنند.
در این مقاله، محققان نشان می دهند که مورفولوژی مربوط به تعامل ماکروفاژها و میکرو رباتها می تواند برای طراحی انواع جدیدی از میکرو رباتهای بیوهیبریدی مورد استفاده قرار گیرد. برای نشان دادن این احتمال، آنها رباتهای ایمنی را طراحی کردند که قابلیت تحریک پذیری میکرو ربات شناگر و سیستم ایمنی قابل تنظیم سلولهای ایمنی را با هم ترکیب می کند.
آینده میکرو رباتهای شناگر
در آینده، این رباتها برای تهاجم های سیستم ایمنی در داخل بدن به کار می روند. به عنوان مثال، پزشکان می توانند آنها را در نزدیکی تومورها قرار دهند تا تأثیر پاسخهای ایمنی در مجاورت آنها محدود شود.
