หุ่นยนต์ไมโคร (microrobots)
แคปซูลจิ๋ว microrobots อาจกลายเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการสลายการอุดตันของหลอดเลือดที่เป็นอันตรายและเป็นสาเหตุของโรคหลอดเลือดสมอง (stroke) แต่จริง ๆ แล้วเจ้าหุ่นยนต์ทรงกลมเหล่านี้ไม่ได้เป็นเครื่องจักรอัตโนมัติเต็มรูปแบบ หากแต่เป็นเม็ดขนาดเล็กที่ถูกควบคุมด้วยแม่เหล็ก ภายในบรรจุยาสำคัญที่ช่วยชีวิต พร้อมสารกัมมันตรังสีปริมาณเล็กน้อยเพื่อให้แพทย์ติดตามตำแหน่งของมันได้
การรักษาผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองในปัจจุบันมักใช้ยาฉีดเพื่อสลายลิ่มเลือด (thrombus) ที่อุดตันหลอดเลือด แต่เนื่องจากระบบไหลเวียนเลือดมีขนาดกว้างขวาง แพทย์จึงต้องใช้ยาปริมาณมากเพื่อให้มั่นใจว่ายาเพียงพอที่จะไปถึงจุดเป้าหมาย วิธีนี้จึงมีความเสี่ยงสูง ทั้งยังอาจนำไปสู่ผลข้างเคียงร้ายแรง เช่น การตกเลือดภายใน
นักวิจัยด้านหุ่นยนต์จาก ETH Zurich ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ เชื่อว่ามีทางเลือกใหม่ที่กำลังจะมาถึง จากงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science พวกเขาได้ออกแบบแคปซูลเจลละลายน้ำ ที่บรรจุอนุภาคนาโนของออกไซด์เหล็กในปริมาณพอเหมาะเพื่อทำให้มันมีคุณสมบัติแม่เหล็ก
“เพราะเส้นเลือดในสมองมนุษย์มีขนาดเล็กมาก ทำให้แคปซูลใหญ่เกินไปไม่ได้ และความท้าทายคือการทำให้แคปซูลที่เล็กขนาดนี้ยังคงมีคุณสมบัติแม่เหล็กมากพอ” ฟาเบียน แลนเดอร์ส นักวิจัยด้านหุ่นยนต์และผู้ร่วมเขียนงานวิจัยกล่าว
ทีมงานยังเติมอนุภาคนาโนของธาตุแทนทาลัมเพื่อให้ตรวจจับด้วยเอกซเรย์ได้ง่ายขึ้น พวกเขาใช้เวลาหลายปีเพื่อหาสัดส่วนส่วนผสมที่ลงตัว และตอนนี้มั่นใจว่าหุ่นยนต์ไมโครที่ได้สามารถนำทางไปตามหลอดเลือดและเส้นเลือดกว่า 360 เส้นในร่างกายมนุษย์ได้อย่างเชื่อถือ
แบรดลีย์ เนลสัน ผู้เชี่ยวชาญด้านไมโครโรบอตและผู้ร่วมวิจัย กล่าวเสริมว่า “สนามแม่เหล็กเหมาะสำหรับการรักษาแบบบุกรุกน้อยที่สุด เพราะมันทะลุผ่านเนื้อเยื่อลึกเข้าไปในร่างกายได้ และในระดับความแรงกับความถี่ที่เราใช้ มันไม่ส่งผลเสียต่อร่างกาย”
อย่างไรก็ตาม ตัวส่งยาขนาดจิ๋วเหล่านี้จะมีประโยชน์ได้ก็ต่อเมื่อนำทางได้จริง นักวิจัยเริ่มทดสอบโดยใช้สายสวนฉีดหุ่นยนต์ไมโครเข้าไปในแบบจำลองหลอดเลือดมนุษย์และสัตว์ที่ทำจากซิลิโคน โดยใช้สายสวนชนิดพิเศษที่มีกลไกภายในเพื่อปล่อยหุ่นยนต์ แต่การนำทางไม่ใช่แค่การดันไปช้า ๆ ในความเร็วเดียวจนถึงจุดหมาย
ระบบควบคุมจึงต้องใช้กลยุทธ์ 3 แบบเพื่อให้เดินทางผ่านทุกส่วนของหลอดเลือดในสมอง ในหนึ่งรูปแบบ ทีมวิจัยใช้สนามแม่เหล็กหมุนเพื่อควบคุมหุ่นยนต์ด้วยความเร็วสูงสุดถึง 4 มิลลิเมตรต่อวินาที
ในอีกรูปแบบหนึ่ง พวกเขาใช้สนามแม่เหล็กแบบไล่ระดับเพื่อดึงหุ่นยนต์ทวนกระแสเลือดได้ โดยในบางครั้งความเร็วสูงถึง 20 เซนติเมตรต่อวินาที
หลังจากประสบความสำเร็จในการทดสอบในห้องแล็บ ทีมงานจึงทดลองในหมู และในสถานการณ์ทดสอบกว่า 95% หุ่นยนต์สามารถส่งยาสลายลิ่มเลือดไปถึงตำแหน่งที่ถูกต้องได้สำเร็จ นอกจากนี้ยังให้ผลล promising ในการทดสอบในน้ำไขสันหลังของแกะ ทำให้เชื่อว่ามันอาจถูกนำไปใช้ในงานการแพทย์แบบอื่นได้อีกมาก
