Αρκετά πολύπλοκες εγχειρήσεις με αφορμή εγκεφαλικά επεισόδια, βουλωμένες αρτηρίες ή αιμοφόρα αγγεία πρόκειται να γίνουν πιο ασφαλείς στο μέλλον, καθώς οι ερευνητές ολοκλήρωσαν το σχεδιασμό μικροσκοπικών μικρο-κινητήρων που θα μπαίνουν με ενέσεις στην κυκλοφορία του αίματος, λένε οι επιστήμονες.
Οι παραδοσιακές μέθοδοι της ελάχιστα παρεμβατικής χειρουργικής σήμερα γίνονται με την χρήση καθετήρων που εισέρχονται στο σώμα και τις αρτηρίες. Οι καθετήρες ωστόσο είναι άκαμπτοι, και παρά το μικρό τους μέγεθος ενδέχεται να τρυπήσουν τα λεπτά αρτηριακά τοιχώματα.
Σε μια δημοσίευση στο Journal of Micromechanics και Microengineering δόθηκαν λεπτομέρειες για τον τρόπο με τον οποίο οι ερευνητές αξιοποιούν τον πιεζοηλεκτρισμό – την ενέργεια που συχνά χρησιμοποιείται για να ανάψει ένα φούρνο με αέριο – για την παραγωγή “μικρορομπότ κινητήρων” με μήκος το ένα τέταρτο του ενός χιλιοστού.
Το 1966, στην ταινία “Φανταστικό Ταξίδι” μια ομάδα γιατρών μπήκε στο ανθρώπινο σώμα με τη βοήθεια ενός μικροσκοπικού υποβρύχιου, ταξιδεύοντας στα διάφορα όργανα μέσω των αρτηριών.
Σήμερα όμως, μετά από σαράντα περίπου χρόνια το σενάριο της ταινίας είναι κοντά στην πραγματικότητα χάρη στη μεγάλη πρόοδο στη σμίκρυνση. Φυσικά δεν υπάρχει κανένα υποβρύχιο, ούτε οι επιστήμονες θα γίνουν μικροσκοπικοί, αλλά θα υπάρχει στη θέση του ένα μηχανοκίνητο ρομπότ τόσο μικρό ώστε να κυκλοφορήσει μέσα στο αίμα.
Τα τηλε-ελεγχόμενα ρομπότ, που είναι αρκετά μικρά για να μπορέσουν να κολυμπήσουν μέχρι τις αρτηρίες, έχουν σχεδιαστεί για να σώσουν ζωές φθάνοντας σε απομακρυσμένα μέρη της κυκλοφορίας του αίματος χωρίς να καταστρέψουν λεπτούς ιστούς. Είναι εξοπλισμένες με αισθητήρα προσαρτημένο στο μικρορομπότ, που βοηθούν τον χειρούργο να δει, ας πούμε, αν μπορεί μια αρτηρία να βελτιωθεί. Υπάρχει επίσης η ελπίδα ότι η ικανότητα του να δουλεύει από εξ αποστάσεως, θα αυξήσει την επιδεξιότητα του χειρουργού.
Υπάρχει αρκετή τεχνολογία σήμερα για να φτιάξουμε μικροσκοπικά ρομπότ για να κυκλοφορήσουν μέσα στο αίμα, δήλωσε ο James Friend, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας στο Πανεπιστήμιο Monash της Αυστραλίας.
“Υπάρχουν κατάλληλοι αισθητήρες, LED, τσιπ μνήμης, κλπ., που αποτελούν την τελευταία λέξη της τεχνολογίας και της μικρογράφησης,” λέει. Αλλά οι κινητήρες είναι σχεδόν οι ίδιοι με μερικές αλλαγές από τη δεκαετία του 1950.”
Ο Friend με συνάδελφους του ξεκίνησε εδώ και δέκα χρόνια χρόνια με την πεποίθηση ότι ο πιεζοηλεκτρισμός ήταν η καλύτερη ενέργεια για να τροφοδοτήσει μικρούς κινητήρες, επειδή οι κινητήρες μπορούν να μειωθούν σε μέγεθος ενώ παραμένουν αρκετά ισχυροί, ακόμη και σε μεγέθη που είναι αναγκαία για να εισέλθουν στην κυκλοφορία του αίματος, με τους κινητήρες να κολυμπούν αντίθετα από την ροή του αίματος και να φθάνουν σε σημεία που δύσκολα εγχειρίζονται.
Ο πιεζοηλεκτρισμός βρίσκεται συχνότερα σε ρολόγια χαλαζία και σε θερμάστρες αερίου. Βασίζεται στην ικανότητα ορισμένων κεραμικών υλικών να παράγουν ηλεκτρική τάση κάτω από την πίεση. Έτσι οι μικρομηχανές θα εκμεταλλεύονται αυτή την τάση.
Στην περίπτωση της διάταξης που προκαλεί την ανάφλεξη σε φούρνο αερίου υπάρχει ένα ελατήριο για να πιέσει τα υλικά, και έτσι συχνά παράγεται τάση πάνω από 10.000 βολτ. Αυτή φθάνει στο αέριο που το ανάβει.
Στην διάταξη του Friend τα υλικά πάλλουν μια μικρο-κατασκευή σε σχήμα βίδας, μέσα σε μια μηχανή που κινεί μια προπέλα. Σαν ένα βακτήριο που κολυμπά καθοδηγούμενο από εξωτερικό χειριστήριο, το ρομπότ θα μπορεί να κινείται ακόμη και αντίθετα στη ροή του αίματος, τουλάχιστον στις αρτηρίες που η ροή δεν είναι δυνατή, σύμφωνα με τους επιστήμονες.
Η διάταξη θα μπορούσε να μεταδίδει εικόνες, να μεταφέρει μικροσκοπικά φορτία φαρμάκων, και τελικά, να πραγματοποιεί επεμβάσεις, αναφέρει ο Friend. Η περισυλλογή του μικρομπότ θα γίνεται με σύριγγα από το σημείο εισόδου. “Προς το παρόν, ελπίζουμε να χρησιμοποιηθεί για την παρατήρηση. Από εκεί και πέρα, θα επιδιώξουμε και άλλες χρήσεις, όπως το κόψιμο”.
“Τα μικρο-ρομπότ έχουν έναν απλό σχεδιασμό”, διευκρινίζει ο Friend. Η ομάδα του έχει παράγει πρωτότυπα των κινητήρων και εργάζεται τώρα για την εξεύρεση τρόπων να βελτιώσει την συναρμολόγηση καθώς και τη μηχανική συσκευή που ελέγχει τους μικρο-κινητήρες. Πάντως, οι ερευνητές έχουν ήδη καταλήξει στην ονομασία του, το οποίο θα βαφτίσουν «Πρωτέας», όπως ήταν το όνομα του υποβρυχίου που χρησιμοποιήθηκε στην ταινία «Φανταστικό Ταξίδι».
