Ett internationellt team av forskare, ledd av professor Hongsoo Choi, Direktör för DGIST-ETH Microrobot Research Center, har utvecklat mikrorobotar av kapseltyp som kan kapsla in celler och läkemedel och leverera dem till riktade delar av människokroppen. Till skillnad från konventionella metoder som installerar celler eller droger utanför mikrorobotar, locken på dessa mikrorobotar kan vara öppna och stängda.
Professor Choi har föreslagit mikrorobotar av kapseltyp genom att använda en kapselstruktur som kan kapsla in celler och läkemedel och ett framdrivningssystem som efterliknar bakterier genom en gemensam forskning med professor Cheil Moons forskargrupp från institutionen för hjärn- och kognitionsvetenskap och professor Bradley J. Nelsons forskargrupp från Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zürich, Schweiz (Schweiziska federala tekniska institutet Zürich).
Utvecklingen av ny teknik på sjukvårdsmarknaden och medicintekniska produkter har accelererat världen över, och forskning inom högteknologiska medicinska robotar såsom mikrorobotar som kan leverera läkemedel eller celler till önskade delar av kroppen pågår aktivt.
Tills nu, de flesta mikrorobotar för cell- och läkemedelstillförsel har monterats på utsidan av robotarna på olika sätt; har tillverkats till en blandning av biologiskt nedbrytbara material av celler eller läkemedel som frigjordes när de biologiskt nedbrytbara materialen demonterades; har utvecklats i form av magnetiska partiklar för cell- och läkemedelsleverans. Begränsningarna för dessa typer av robotar är att celler och läkemedel kan gå förlorade av yttre miljöer när robotarna opereras inuti människokroppen.
För att övervinna dessa begränsningar, forskarna utvecklade mikrorobotar av kapseltyp genom att kombinera en kapselliknande struktur som möjliggör öppning och stängning i huvudet på mikrorobotar och inkapsling av celler eller läkemedel och ett framdrivningssystem som efterliknar rörelsen av bakteriers svans.
Utanför teknologier för Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), forskargruppen utvecklade en tredimensionell polymerstruktur med hjälp av ett tredimensionellt laserlitografisystem. Dessutom, nickel (Ni), som är ett magnetiskt material, och titan (Ti), som är ett biokompatibelt material, avsattes på ytan av mikrorobotarna av kapseltyp så att de kunde drivas av ett externt magnetfält.
I ett experiment som involverade mikrorobotar av kapseltyp som använder magnetfält, partiklar som mäter tiotals mikrometer (㎛, en miljondels meter) överfördes med en "plocka och släpp-rörelse." Dessutom, biokompatibilitetsexperiment, som levererade levande celler till rätt plats genom att kapsla in riktiga luktreceptorneuroner (ORN), har slutförts framgångsrikt.
Mikrorobotarna av kapseltyp som utvecklats av forskargruppen kan innehålla celler eller läkemedel och släppa dem på valfri målplats genom att använda virveln av vätska; Således, de kan minimera förlusten av celler eller läkemedel i den yttre miljön och därigenom leverera korrekta volymer. Det förväntas att detta fynd kan användas för att behandla sjukdomar som degeneration av näthinnan genom att kunna manövrera i lågflödesvätskor i människokroppen som ögonen och hjärnan.
Professor Choi sa, "Med användning av mikrorobotar av kapseltyp, celler och läkemedel kan kapslas in och frigöras på önskade platser, så att förlust och denaturering av celler och läkemedel på grund av den yttre miljön kan förhindras. Vi kommer att bedriva ytterligare forskning för att tillhandahålla olika medicinska tillämpningar i framtiden."
Under tiden, detta forskningsresultat publicerades som omslagsartikel i numret av Advanced Health Care Materials den 9 maj, en internationell tidskrift inom området biomaterial; forskningen utfördes med stöd från det koreanska ministeriet för vetenskap och IKT och det koreanska handelsministeriet, Industri, och energi.
