Mikroroboter – neue Wunderwaffe der Medizin

Forscher der University of Waterloo haben intelligente, fortgeschrittene Werkstoffe entwickelt, die die Bausteine einer zukünftigen Generation von medizinischen Mikrorobotern sein werden. Diese winzigen Roboter können medizinische Verfahren, wie eine Biopsie und den Zell- und Gewebetransport, in einer minimal invasiven Art und Weise durchführen. Ihnen soll es auch möglich sein, sich durch begrenzte und überflutete Umgebungen wie den menschlichen Körper zu bewegen und eine empfindliche und leichte Fracht wie Zellen oder Gewebe an eine bestimmte Position zu transportieren.

Die winzigen Soft Robots sind maximal einen Zentimeter lang. Sie sind biokompatibel und ungiftig. Sie bestehen zudem aus fortgeschrittenen Hydrogel-Verbundwerkstoffen, die auch nachhaltige, von Pflanzen gewonnene Zellulose-Nanopartikel umfassen. Dieses Projekt unter der Leitung von Hamed Shahsavan stellt eine ganzheitliche Herangehensweise an den Umgang mit Mikrorobotern dar. Das eingesetzte Hydrogel verändert beim Kontakt mit einer äußerlichen chemischen Stimulation seine Form.

Die Fähigkeit, Zellulose-Nanopartikel auszurichten, wird es den Forschern ermöglichen, eine derartige Veränderung der Form zu programmieren. Sie ist für die Herstellung von funktionsfähigen Soft Robots von entscheidender Bedeutung. Laut Shahsavan wird in diesem Forschungsprojekt eine Brücke zwischen dem Alten und dem Neuen hergestellt. Die neuen Mikroroboter werden durch den Einsatz von traditionellen weichen Materialen wie Hydrogelen, Flüssigkristallen und Kolloiden umgesetzt.

Kleber wird überflüssig

Eine weitere einzigartige Komponente dieser intelligenten, fortgeschrittenen Werkstoffe ist, dass sie selbstheilend sind. Damit wird die Programmierung einer großen Bandbreite von Formen der Roboter möglich. Dieses Material kann auseinandergeschnitten und wieder zusammengesetzt werden, ohne dass dafür irgendein Klebstoff erforderlich ist.

Zusätzlich lässt sich das Material mit einem Magnetismus weiter verändern, der die Bewegung der Soft Robots im Körper ermöglicht. Als Nachweis der Machbarkeit haben die Forscher den winzigen Roboter durch ein Labyrinth bewegt. In einem nächsten Schritt planen die Wissenschaftler eine Verkleinerung des Roboters in den Bereich unter die Größe eines Millimeters. Details sind in Nature Communications nachzulesen. (pte)

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