マンチェスター大学の研究者は、腸内の腫瘍に抗がん剤を直接投与するように設計された小型ソフトロボットを開発している。
このプロジェクトは英国リサーチ・アンド・イノベーションから100万ポンド近くの資金提供を受けており、結腸直腸がん治療の精度向上に焦点を当てている。
現在の薬物送達方法では、腫瘍を正確に標的とすることが困難なことが多く、健康な組織に副作用を引き起こします。新しいアプローチは、必要な場所にのみ薬物を放出し、体の他の部分への害を軽減しながら有効性を高めることを目的としています。
このロボットは、悪性組織内に自らを固定し、制御された方法で治療用ペイロードを放出するように設計されています。研究者らは、これにより腫瘍部位での薬物濃度が向上し、オフターゲット毒性が軽減される可能性があると述べている。
このプロジェクトはまた、胃腸管などの複雑な環境を高精度でナビゲートするという医学における長年の課題に取り組むことも目的としています。
カタツムリのような動きを模倣する
研究チームは、ゆっくりと制御された波と粘着性の粘液を使って移動するカタツムリとナメクジからインスピレーションを得ています。この自然なメカニズムにより、動物はでこぼこした滑りやすい表面を移動することができます。
研究者らはこの動きを再現することで、人体内で正確に動くロボットの構築を目指している。このデザインは、リズミカルな動きによるスライムベースの移動に焦点を当てており、消化器系のナビゲーションを可能にします。
「この研究は、生物学、材料科学、ロボット工学を組み合わせたもので、将来のがん治療を真に変革する可能性があります」とモスタファ・ナバウィ博士は述べた。
ロボットは、分子レベルで調整できるペプチドベースのバイオナノマテリアルで作られます。これらの材料は磁場などの外部トリガーに反応するように設計されており、医師がロボットを遠隔で誘導および制御できるようになります。
研究者らはまた、カタツムリの筋肉駆動の波形パターンや粘液との相互作用など、カタツムリの動き方を捉えた高解像度データセットを生成する予定だ。
これらの測定値は、ロボットの動きを再現して改良できる機械学習モデルを構築するために使用されます。
ソフトロボットは、分子レベルで正確に調整できるペプチドベースのバイオナノマテリアルを使用して構築されます。
これらの材料は磁場などの外部トリガーに反応するように設計されており、ロボットが体内に入ると非侵襲的な制御が可能になります。このレベルの制御により、臨床医はロボットを特定の部位に誘導し、リアルタイムでロボットの動作を調整できる可能性があります。
制御可能なソフトシステムの設計
このプロジェクトでは、粘液や表面力学との相互作用など、カタツムリがどのように動くかについての詳細なデータセットも生成されます。
これらの洞察は、研究者がロボットの動作を洗練するためのシミュレーション モデルや機械学習システムを開発するのに役立ちます。
実際のテストの前に、ロボットが人間の組織とどのように相互作用するかをシミュレーションするためのデジタル ツイン フレームワークが開発されています。このアプローチにより、開発時間を短縮し、設計の精度を向上させることができます。
がん治療に加えて、この技術は他の分野でも使用できる可能性がある。潜在的な用途としては、カプセル内視鏡の代替品、密閉空間での工業用検査、環境モニタリングなどが挙げられます。
研究者らによると、長期的な目標は、複雑でデリケートな環境でも安全に動作できる新しい種類のソフトロボットを開発することだという。引き続き、医療用途における精度、制御、適応性の向上に重点が置かれています。
このプロジェクトは、生物学と工学を組み合わせて現実世界の医療上の課題を解決するという広範な推進を反映しています。
#カタツムリにヒントを得たロボット正確な大腸がん薬剤送達を目指す