Wissenschaftler der Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) haben den weltweit kleinsten multifunktionalen biomedizinischen Roboter entwickelt. Mit nur 0,95 mm Durchmesser ist er 60 % kleiner als bisherige Modelle und könnte die medizinische Diagnostik und Therapie revolutionieren. Der Roboter kombiniert Bildgebung, hochpräzise Bewegung und multifunktionale Operationen wie Probenentnahme, Medikamentenabgabe und Laserablation in einem einzigen Gerät. Dank innovativer Technologien wie einem optischen Faserarray für klare Bilder und einer magnetischen Beschichtung zur reibungslosen Navigation kann der Roboter auch in engen und schwer zugänglichen Körperbereichen wie den Bronchien oder Eileitern eingesetzt werden.
Erste Tests an in-vitro-Modellen und ex-vivo-Schweinelungen zeigten, dass der Roboter in der Lage ist, Hindernisse bis zu 9,4 mm entfernt zu erkennen und gleichzeitig präzise Behandlungen durchzuführen.
Prof. Shen Yajing, Leiter der Studie, betonte die Bedeutung des neuen Designs: „Dieser Roboter bietet eine Lösung für die Herausforderungen bestehender Modelle, die oft in der Größe, Präzision und Funktionalität eingeschränkt sind. Mit seiner Vielseitigkeit kann er eine frühzeitige Diagnose und gezielte Therapie in schwer erreichbaren Körperregionen ermöglichen.“
Mikroroboter bringen eine neue Dimension in die Krebstherapie
Neben der Behandlung von Lungenerkrankungen könnte der Roboter auch bei Herzerkrankungen, Magengeschwüren und anderen minimalinvasiven Eingriffen eingesetzt werden. Die Forscher planen, das Design weiter zu optimieren und in vivo-Tests durchzuführen, um den Roboter auf praktische Anwendungen vorzubereiten. Dieses innovative Gerät markiert einen wichtigen Schritt in der Entwicklung biomedizinischer Technologien und könnte die minimalinvasive Chirurgie nachhaltig verändern.
Kleinskalige Continuum-Roboter bieten vielversprechende Möglichkeiten für interventionelle Diagnosen und Behandlungen. Bisherige Modelle scheitern jedoch oft daran, eine kleine Größe, präzise Steuerung und visualisierte funktionale Behandlung gleichzeitig zu erreichen – ein als „unmögliche Dreieinigkeit“ bezeichnetes Problem. Diese Studie stellt einen Continuum-Roboter vor, der auf optischen Fasern basiert und Bildgebung, hochpräzise Bewegung sowie multifunktionale Operationsfähigkeiten im Submillimeterbereich integriert. Mit einem schlanken Profil von nur 0,95 mm, das durch Mikroskala-3D-Druck und magnetisches Spray erreicht wurde, liefert dieser Roboter eine konkurrenzfähige Bildgebungsleistung und erweitert die Hinderniserkennungsdistanz auf bis zu ~9,4 mm – eine zehnfache Verbesserung im Vergleich zu theoretischen Grenzen. Darüber hinaus zeigt der Roboter eine bemerkenswerte Bewegungspräzision (weniger als 30 μm) und erweitert das Bildgebungsfeld um das 25-Fache des ursprünglichen Sichtbereichs.
Genomische Analyse treibt personalisierte Krebsbehandlung voran
Durch Ex-vivo-Tests konnten wir die Praktikabilität des Roboters beim Navigieren durch enge Kanäle, wie den Endbronchus der Lunge, sowie bei der Durchführung multifunktionaler Operationen wie Probenentnahme, Medikamentenabgabe und Laserablation validieren. Der vorgeschlagene Continuum-Roboter im Submillimeterbereich stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Entwicklung biomedizinischer Roboter dar und eröffnet zahlreiche potenzielle Anwendungen in der biomedizinischen Technik.
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