Teknolojinin tıp alanında ilerlemesiyle birlikte, karmaşık cerrahi prosedürlerin kolaylıkla gerçekleştirilmesi bir gerçeklik haline geldi. Sağlık alanında faaliyet veren robotlar gibi yeni teknolojiler sayesinde cerrahlar daha önce ulaşılması zor bölgelere ulaşabiliyor ve artık beyin, sinir, kalp ve kemik ameliyatları gibi hassas ameliyatlar yapabiliyor. Dar alanlarda hareket edebilen çok küçük robotlar olan mikro-medikal robotlar gelecek vaat ediyor. Bu da küçük kan damarları ve sinir sistemi gibi cerrahi olarak ulaşılması zor alanlar için ideal bir araç olma özelliği taşıyor.
Bu robotlar, tümörler veya hastalıklı hücreler gibi vücudun belirli bölgelerine ilaç ve tedavi sağlamanın yanı sıra tümörler veya kanser hücreleri gibi hastalıklı hücreleri veya dokuları çıkarmaya yardımcı olabiliyor.
Küçük yumuşak robotlar
Çok küçük, katlanabilir robotlar olan Softbot'lar, biyopsi, hücre ve doku transferi gibi tıbbi prosedürleri minimal invaziv bir şekilde gerçekleştirme yeteneğine sahiptir. Bu robotları hareket ettirmenin ve kontrol etmenin çeşitli yolları vardır; bunlardan en öne çıkanları manyetik alan, ışık veya ses dalgaları kullanarak uzaktan kontroldür. Küçük yumuşak robotlar halen geliştirilme aşamasındadır ve bu robotları gün ışığına çıkarmak amacıyla Kanada Waterloo Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, gelecek nesil mikro-medikal robotlar için temel yapı taşları olarak hizmet edeceğini söyledikleri gelişmiş akıllı malzemeler yarattı ve sonuçlar Nature Communications dergisinin 23 Ekim sayısında yayınlandı. Araştırmacılar, yenilikçi malzemenin bitkilerden elde edilen sürdürülebilir selüloz nanopartikülleri içeren gelişmiş hidrojel bileşikleri olduğunu ve gelecek nesil küçük boyutlu robotlar için bir yapı taşı olarak kullanılabileceğini açıkladı.
Hidrojel, yüksek oranda emici olduğu için suda çözünmeyen, ancak iyi tanımlanmış yapıları koruyan çapraz bağlı bir polimerdir ve bu özellikler özellikle biyomedikal alanda birçok uygulamayı desteklemektedir. Araştırmacılar, bu malzemeye dayanan küçük yumuşak robotların uzunluğunun maksimum bir santimetreye ulaştığını ve biyolojik olarak vücutla uyumlu olduklarını ve toksik olmadıklarını da belirtti.
Waterloo Üniversitesi Kimya Mühendisliği Bölümü'nde profesör olan Dr. Hamid Shahsavan liderliğindeki araştırma ekibi, mikro robotların tasarlanması, sentezlenmesi, üretilmesi ve manipüle edilmesine yönelik kapsamlı bir yaklaşım geliştirdi. Şarku’l Avsat'a verdiği bir röportajda Shahsavan, 4 temel unsura odaklanan bu yaklaşımı açıkladı: Bunlardan ilki, bu hidrojellerin dış uyaranlara yanıt vermesi, yani çevresel sıcaklık, tuzluluk ve asitlikteki değişikliklere maruz kaldıklarında etkilenmeleri. İkincisi, hidrojelin kendini iyileştirmesi, böylece malzemenin farklı parçaları yapıştırıcılara ihtiyaç duymadan bağlanabilmesi. Üçüncüsü, hidrojel, belirli bir konsantrasyonda sıvı kristal faz oluşturabilen ve farklı yönlerde iyi yönlendirilerek kontrollerini kolaylaştıran çubuk benzeri selüloz nanokristalleri nanopartikülleri içermesi. Son olarak da toksik olmaması.
Çoklu kullanım
Bu araştırmanın bir sonraki adımıyla ilgili olarak Shahsavan, ekibin robotların boyutunu küçültmek ve onları ‘bir milimetreden daha küçük’ hale getirmek istediğini belirtti. Ekip ayrıca yenilikçi malzemeyi çeşitli 3D baskı prosedürleri için mürekkep olarak kullanmayı ve bu malzemeden yapılan yumuşak yapıları gerçek dünya uygulamaları için küçük ölçekli robotlar ve biyomedikal cihazlar olarak kullanmayı hedefliyor. Bu malzemenin, farklı eklemeli üretim teknikleri kullanılarak farklı ölçeklerde yumuşak aktüatörler ve robotlar oluşturmak için mürekkep gibi kullanılabileceğini açıkladı.
Kanada'daki Waterloo Üniversitesi'nde sistem tasarım mühendisliği yardımcı doçenti olan Dr. Veronica Magdanz, mikro-medikal robotların tıp alanında büyük bir değişim yaratacağını vaat ediyor.
Magdanz, kanser veya böbrek hastaları için tedavi deneyiminin nasıl değişeceği ve uzmanların canlı spermi doğrudan en uygun yere yönlendirebilmeleri halinde doğurganlık tedavilerinin başarı oranının artıp artmayacağı konusunda şunları söylüyor:
"Bu ve diğer soruları yanıtlamanın sırrı mikro-medikal robotikte yatıyor."
Magdanz'ın çalışmaları biyomedikal mühendisliği üzerine odaklanıyor. Kısa süre önce Almanya'daki Leibniz Katı Hal ve Malzeme Araştırmaları Enstitüsü ekibine katılan Magdanz, burada hidrojen peroksitle beslenen katalitik reaksiyonlar sayesinde hızlı hareket edebilen platin ve demirden yapılmış küçük robotlar geliştirdi.
Ayrıca çeşitli tıbbi, çevresel ve üretim uygulamaları için küçük, manyetik olarak kontrol edilen robotlar üretti. Magdanz, "Kardeşime henüz dört yaşındayken lösemi teşhisi kondu. Geleneksel kemoterapinin yan etkilerinin onu nasıl etkilediğini görmek, kanseri tedavi etmek için daha iyi yollar bulmamız gerektiğini fark etmemi sağladı" dedi.
Küçük robotların kullanımının büyük umut vaat ettiği tek alan tıbbi tedaviler değil. Magdanz’a göre, küçük boyutları onları deniz suyundaki kirleticilerin algılanması gibi çevresel uygulamalar için ideal kılıyor ve ayrıca parçaların uzaktan monte edilme görevlerine yardımcı olmak adına üretim ve otomasyonda da kullanılabilmelerini sağlıyor.
Magnetar adı verilen ultra güçlü manyetik alana sahip bir nötron yıldızının radyo dalgaları (kırmızı) yaymasının, bir sanatçı tarafından tasviri. Magnetarlar, hızlı radyo patlamalarını yaratan başlıca adaylar arasında yer alıyor (Bill Saxton/NRAO/AUI/NSF)