Микрохирурги, que pronto se vagar por nuestro cuerpo

Una Brillante noche de otoño de 2006, el dr. sylvain martel contuvo la respiración cuando el técnico ha cargado a un cerdo bajo anestesia en rotatoria de la máquina de resonancia magnética funcional. Sus ojos miraban fijamente a la pantalla del ordenador, que mostraba una cuenta, que cuelga en un vaso sanguíneo de los cerdos. La tensión en la habitación se podía sentir físicamente. De repente la bola volvió a la vida y se deslizó a través de vaso, como si microscópica, el submarino, el siguiente destino. El comando estalló en aplausos.

Martel y su equipo han experimentado el nuevo modo de control remoto de pequeños objetos dentro de un animal vivo, mediante la manipulación de las fuerzas magnéticas de la máquina. Y por primera vez funcionó.

Los Científicos y los escritores han deseado durante mucho tiempo diminutos robots que se mueven en un vasto sistema de la circulacin de la sangre del cuerpo, como si espaciales investigadores que estudian la galaxia y sus habitantes. El potencial es enorme: pequeñas médicos, los robots podrían, por ejemplo, transmitir radiactivos fármacos a células cancerosas de la acumulación, realizar operaciones dentro de un cuerpo o de limpiar los coágulos de sangre que se encuentran profundamente dentro del corazón o el cerebro.

El Sueño de un sueño, pero con la ayuda de robots, dice el dr. bradley nelson, de la universidad Politécnica de zúrich, la gente podría sumergirse directamente en el torrente sanguíneo, realizando sus operaciones en el cerebro.

En este punto médicos микророботы en su mayor parte no son reales, pero en la próxima década, esto puede cambiar. Esta semana el dr. mariana medina sánchez y oliver schmidt, del Instituto de investigación de sólidos y materiales de leibniz en dresde, alemania, publicaron un trabajo en Nature, en el que se alejó de la pantalla grande a наноинженерным los laboratorios, se determinen las prioridades y realistas de la prueba de la revitalización de estos diminutos de los cirujanos.

la Creación de движителей

Médicos микророботы son parte de los viajes de la medicina en el área de la miniaturización. En 2001, la compañía israelí presentó PillCam — plástico de la cápsula del tamaño de un pedazo de caramelo, con la cámara, la batería y el módulo de transmisión inalámbrica de datos. Viajando por пищевому canal, PillCam periódicamente отсылала de regreso de la imagen a través de wi-fi, ofreciendo más sensible y menos tóxico método de diagnóstico, que la endoscopia o la radiografía.

El tamaño de la PillCam simplemente gigante, ideal para unas микроробота, lo que la hace apta sólo para un relativamente amplio tubo de nuestro sistema digestivo. Esta tableta también fue pasiva y no podía detenerse en lugares de interés para una explicación más detallada de la encuesta.

"Este médico el robot debe moverse y avanzar por una red compleja llenas de tubos de líquido en los tejidos profundamente en el cuerpo", explica martel.

El Cuerpo, por desgracia, no es muy agradable a los huéspedes desde el exterior. Микророботы deben soportar la corrosión jugos gástricos y navegar río arriba en el torrente sanguíneo sin motor.

Laboratorios de todo el mundo están tratando de inventar alternativas razonables para resolver el problema de la energía. Una de las ideas consiste en la creación de productos químicos de misiles: cilíndricos микророботов con "combustible" — metálica o de otro catalizador que reacciona con el gástricas jugos u otros líquidos, emisión de burbujas de la parte posterior del cilindro.

"este tipo de motores es difícil de controlar", dice medina-sánchez y schmidt. Podemos áspero controlar su dirección, utilizando químicos degradados, pero no están suficientemente resistentes y eficaces. El diseño no tóxico de combustible a base de azúcar, urea u otros fluidos corporales del cuerpo también se enfrenta a dificultades.

Una Alternativa mejor sería metálicos físicas моторчики que se podrían activar los cambios del campo magnético. Martel, como lo demostró su demostración con бусиной en cerdo, fue uno de los primeros que investigó los motores semejantes.

La resonancia magnética es la máquina ideal para el manejo y la visualización de metal de prototipos микророботов, explica martel. La máquina tiene varios conjuntos magnéticos de las bobinas: conjunto central de намагничивает микроробота después de que él se introduce en el torrente sanguíneo a través de un catéter. Luego, mediante la manipulación con las bobinas de la resonancia magnética, podemos generar campos magnéticos débiles, para empujar микроробота a través de los vasos sanguíneos u otros biológicos del tubo.

En experimentos subsiguientes martel hizo nanopartículas de hierro y cobalto, cubiertas de medicamento contra el cáncer medicamento, y introduciendo estos diminutos soldados en conejos. Usando un programa de computadora para cambiar automáticamente el campo magnético, su equipo ha impulsado bots exactamente en el objetivo. Aunque en este estudio no se ha reales de los tumores, martel dice que este tipo de proyectos pueden ser útiles en la lucha contra el cáncer de hígado y otros tumores relativamente grandes vasos.

¿por Qué no de los pequeños vasos? El problema, de nuevo en energía. Martel ha podido reducir el robot de hasta varios cientos de micrómetros — algo menos requiere tan grandes gradientes magnéticos, que los de la funcionalidad de las neuronas en el cerebro.

Микрокиборги

Una solución Más elegante es utilizar biológicos de los motores, que ya existen en la naturaleza. Las bacterias y los espermatozoides armados хлыстоподобными la cola, que de manera natural se promueven a través de túneles sinuosos y de la cavidad del cuerpo para realizar las reacciones biológicas.

La Combinación de las partes mecánicas de productos biológicos, se podría hacer que estos dos componentes de complementarse, cuando uno daerror.

Un Ejemplo podría ser спермбот. Schmidt ha desarrollado pequeñas de metal en espiral, que обертываются alrededor de "perezoso" del espermatozoide, dándole la movilidad, que permite alcanzar el óvulo. El espermatozoide también se pueden cargar los medicamentos relacionados con la microestructura, para el tratamiento del cáncer en el tracto reproductivo.

Todavía hay grupos de bacterias MC-1, que se alinean de acuerdo con el campo magnético de la Tierra. Generando relativamente débil campo — que será suficiente para superar terrenal — los científicos pueden orientar la brújula interna de las bacterias en la dirección de la nueva meta como el cáncer.

Por desgracia, las bacterias MC-1 pueden sobrevivir en un ambiente cálido de la sangre solamente durante los 40 minutos, y la mayoría de ellos no son lo suficientemente fuertes para nadar contra la corriente de la sangre. Martel quiere crear un sistema híbrido de las bacterias y la grasa de las burbujas. Las burbujas cargadas con partículas magnéticas y bacterias, se presentarán en grandes vasos, con la ayuda de fuertes campos magnéticos, hasta que no llegarán a más estrechas. A continuación, se rompen y liberan el enjambre de las bacterias, que de la misma manera, con la ayuda de los débiles campos magnéticos, se termina su viaje.

el Avance de la

Aunque los científicos levantaron un montón de ideas sobre движителей, el gran problema sigue siendo el seguimiento de микророботов después de la introducción en el cuerpo.

La Combinación de diferentes técnicas de imagen pueden ayudar. Ultrasonido, resonancia magnética y de infrarrojos, la visualización es demasiado lento para observar las operaciones de микророботов profundamente en el cuerpo. Pero la combinación de la luz, el sonido y las ondas electromagnéticas, podríamos aumentar la resolución y la sensibilidad.

En el ideal de un método de representación debe tener la posibilidad de realizar un seguimiento de микромоторы a una profundidad de 10 centímetros debajo de la piel, en 3D y en tiempo real, moviéndose con una velocidad mínima de decenas de micrómetros por segundo, dice medina-sánchez y schmidt.

En este momento, esto es difícil de lograr, pero los científicos esperan que las óptico-acústicas de los métodos, la combinación de infrarrojos y de la imagen de ultrasonido, pueden llegar a ser lo suficientemente buenos para el seguimiento de микророботов a través de varios años.

Y entonces quedará la cuestión de qué hacer con los robots una vez terminada su misión. Dejarlos a la deriva dentro de un cuerpo significa evitar la aparición de coágulos o de otras catastróficos efectos secundarios como la intoxicación por metales. El regreso de los robots de nuevo en el punto de origen del (de la boca, los ojos y otros orificios naturales) puede ser demasiado difícil. Por eso los científicos están considerando opciones mejor: la excreción de los robots de forma natural o la creación de materiales biodegradables.

El último tiene un plus: si de materiales sensibles al calor, la acidez o la otra corporal, factores que se podrían utilizar para crear autónomas биороботов, trabajan sin baterías. Por ejemplo, los científicos ya han hecho pequeños звездчатые "хваталки", que se cierran alrededor de los tejidos cuando se expone al calor. Cuando se coloca alrededor de los órganos afectados o de los tejidos, хваталки podrían producir una biopsia en el lugar, ofreciendo menos invasiva para la detección del cáncer de colon o el seguimiento de la enfermedad inflamatoria crónica intestinal.

"el Objetivo es crear микророботов que puedan sentir, diagnosticar y actuar en forma autónoma, hasta que la gente va detrás de ellos para observar y mantener el control en caso de fallo", dice medina-sánchez y schmidt.

El viaje Fantástico de salud микророботов sólo acaba de empezar.

Todas las combinaciones de materiales, de los microorganismos y el micro hay que probar de manera indefinida, para garantizar su seguridad, primero en animales y luego en humanos. Los científicos también esperan la asistencia de las autoridades reguladoras.

Sin embargo, el optimismo de los científicos no se agota.

"Con la ayuda coordinada de iniciativas микророботы pueden llevarnos a la época de los métodos no invasivos de tratamiento, ya dentro de diez años", dicen los investigadores.