Mikroroboter auf Schallbasis für die Medizin: Die Zukunft der Drug Delivery

Schallgesteuerter nudelförmiger Roboter bewegt sich durch künstliche Blutgefäße

Wissenschaftler der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) haben einen Durchbruch in der Entwicklung von Mikrorobotern für die Medizin erzielt. Mithilfe von Schallwellen ist es ihnen gelungen, einen nudelförmigen Roboter durch synthetische Blutgefäße zu bewegen. Dieser könnte in Zukunft Medikamente gezielt an ihren Bestimmungsort im Körper transportieren.



Der innovative Ansatz der ETH-Forscher basiert auf der Verwendung von Schallwellen die mechanische Schwingungen erzeugen können um den Roboter anzutreiben. Ähnlich wie man es erlebt, wenn man in der Umgebung eines Basslautsprechers steht und die Vibrationen im Körper spürt, sollen diese Vibrationen den Mikroroboter zur Bewegung bringen.



Der nur 350 µm kleine Roboter hat die Form einer Spiralnudel und wurde aus einem unbedenklichen Polymer im 3D-Druckverfahren hergestellt. Anders als herkömmliche Roboter benötigt er keine Motoren Energiequelle oder interne Steuerungselektronik. Durch einen speziellen Schallwandler der den Roboter bestrahlt, konnte er sich vorwärts drehen und durch das künstliche Blutgefäß gleiten.



Die Bewegung des Roboters wird durch die Flüssigkeitsmoleküle ausgelöst die durch den Schall auf die Spiralen des Roboters treffen. Durch diese Interaktion entsteht ein Wirbel um den Körper des Roboters der ihn vorantreibt. Die Forscher vergleichen diesen Effekt mit dem Auftrieb, den Flugzeuge durch Luftwirbel erzeugen - nur kleiner und komplexer.



Durch Veränderungen der Schallfrequenz konnten die Forscher den Roboter in verschiedene Richtungen steuern. Sie stellten fest; dass er bei einer Frequenz von 15 kHz sogar in einer 45 Grad ⬆️ nach oben gerichteten Röhre vorwärtsbewegt werden konnte. Auch in spiralförmigen Röhren konnte sich der Roboter problemlos fortbewegen.



Obwohl dieser Schall-basierte Ansatz vielversprechend ist, sehen die ETH-Forscher noch Anpassungsbedarf. Die Form des Roboters muss weiterentwickelt & Sensoren zur präziseren Steuerung seiner Bewegungsbahn integriert werden. Erst dann kann er sich für den Einsatz im menschlichen Körper eignen um beispielsweise gezielt Medikamente ins Gehirn zu transportieren. Derzeit arbeiten die Forscher an einem akustischen ⛑️ Helm der verwendet werden kann um den Roboter in Blutgefäßen im Gehirn zu bewegen.



In der Medizin gibt es bereits alternative Ansätze, bei denen Mikroroboter im Körper mithilfe von 🧲 Magnetfeldern gesteuert werden. Der schallgesteuerte Ansatz könnte jedoch schonender für den menschlichen Körper sein. Um jedoch Medikamente gezielt in Zielgebiete einzubringen und abzugeben » sind weitere Studien erforderlich « bevor diese Technologie in der klinischen Praxis zum Einsatz kommen kann. Dennoch bietet diese Entwicklung vielversprechende Möglichkeiten für die Zukunft der Drug Delivery.






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