الروبوتات
الإفراج المستهدف عن الأدوية يقترب من التحقيق مع أحدث الروبوتات الفقاعية
أضف Securities.io إلى مصادرك المفضلة على Google
تزداد شعبية الروبوتات مع مرور كل عام مع ارتفاع الطلب على الحلول الفعّالة من حيث التكلفة.
تتيح الروبوتات إنجاز بعض المهام بكفاءة وتحسين السلامة، كما يوسع دمج الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة قدراتها. وتشير إحدى توقعات السوق إلى إمكان تجاوز قيمة سوق الروبوتات العالمي 200 مليار دولار بحلول نهاية هذا العقد.
دليل آخر على تزايد استخدام الروبوتات هو تركيب الروبوتات الصناعية عالميًا، حيث وصل إلى 541,302 روبوتًا صناعيًا في عام 2023، وهو ثاني أعلى عدد سنوي مسجل، بعد الرقم القياسي البالغ 552,946 وحدة في 2022.
بلغ إجمالي الروبوتات الصناعية العاملة نحو 4.3 مليون وحدة بنهاية 2023. واستحوذت آسيا على 70% من التركيبات الجديدة في ذلك العام، تلتها أوروبا بنسبة 17% والأمريكتان بنسبة 10%. هذه نسب توزيع التركيبات وليست معدلات نمو. وتعد اليابان من أبرز البلدان المصنعة للروبوتات.
كان الاتحاد الدولي للروبوتات يتوقع في تقريره لعام 2024 تسارع نمو التركيبات في 2025 واستمراره خلال 2026 و2027.
الآن، عندما نتحدث عن الصناعات التي تدفع التوسع الضخم للروبوتات، تتصدر صناعة السيارات القائمة، تليها الإلكترونيات، والمعادن والآلات، وإدارة النفايات، والزراعة، وتجارة التجزئة، والبناء، وخدمات الطعام كقطاعات أخرى تستخدم الروبوتات.
الروبوتات في الرعاية الصحية
تستخدم الرعاية الصحية الروبوتات في مهام متنوعة، من الخدمات اللوجستية إلى مساعدة الجراحين. ووفقًا لأحد تقديرات السوق، قد يرتفع حجم سوق أنظمة الروبوتات الطبية من 16 مليار دولار في 2024 إلى 33.8 مليار دولار بحلول 2029.
تُستخدم الروبوتات في جميع مجالات الرعاية الصحية، من توفير الأدوية والمساعدة في التأهيل إلى المساعدة في التشخيص والجراحة وتوصيل الأدوية.
على سبيل المثال، تُستخدم الأذرع الروبوتية للخلط والتوزيع والعد والفحص، بينما تُستخدم الروبوتات المبرمجة لتوريد الإمدادات لتسليم العناصر إلى مواقع محددة.
تساعد الروبوتات المتنقلة المستقلة في نقل الإمدادات وتنظيم المهام الروتينية، مما يخفف بعض الأعباء البدنية عن العاملين. ويمكن ربطها بأنظمة المخزون لتحسين توافر المستلزمات. أما التطهير فتنفذه أنظمة مخصصة، وليس وظيفة مشتركة بين جميع الروبوتات المتنقلة.
من خلال توليها جميع هذه المهام الروتينية، تسمح الروبوتات المتنقلة المستقلة للطاقم الطبي بالتركيز على المرضى واحتياجاتهم الخاصة التي لا يمكن للتكنولوجيا تلبيتها. الروبوت المسمى Tug من شركة Aethon هو مثال على ذلك، حيث يتمتع بالقدرة على التحرك عبر ظروف صعبة لتقديم توصيلات آمنة إلى الأماكن التي تحتاجها وفي الوقت المناسب.
تساعد هذه الروبوتات أيضًا في خلق بيئة عمل آمنة من خلال التعامل مع مهام التنظيف والتطهير ونقل الإمدادات إلى المستشفيات والمناطق التي يوجد فيها خطر التعرض للجراثيم.
وفقًا لمراكز السيطرة على الأمراض (CDC)، يعاني حوالي مريض واحد من كل 31 من مرضى المستشفيات من عدوى واحدة على الأقل مرتبطة بالرعاية الصحية في أي يوم معين. لهذه العدوى أسباب متعددة، وليست كلها نتيجة عدم تعقيم الغرف. حصل نظام LightStrike+ من Xenex على ترخيص تسويق من FDA عبر مسار De Novo في 2023 لتقليل الحمل الميكروبي على أسطح محددة بعد التنظيف والتطهير اليدويين. وهو إجراء مكمل، لا ضمان لتعقيم الغرفة بالكامل.
تساعد الأنظمة الجراحية الروبوتية الجراحين على تنفيذ حركات دقيقة خلال بعض العمليات المعقدة. ويظل اختيار النظام والتدريب والإشراف السريري عوامل مهمة في النتائج.
نظام دا فينشي متعدد الأذرع مثال على الجراحة بمساعدة الروبوت، ويتحكم الجراح في أدواته. أما CyberKnife فيوجه الإشعاع بدقة إلى الأورام، وهو نظام للعلاج الإشعاعي لا روبوت جراحة تقليديًا.
ثم هناك الروبوتات الصيدلانية، التي تكتسب زخماً كبيراً بسبب شيخوخة السكان والأشخاص الذين يعانون من أمراض مزمنة تتطلب أدوية مستمرة وعلاجًا دقيقًا. من خلال أتمتة العمليات الحرجة التي تُنفّذ عادة يدويًا وتستغرق وقتًا، تساعد الروبوتات الصيدلانية على تحسين الجودة والدقة.
الروبوتات لتوصيل الأدوية
يدفع التقدم التكنولوجي والحاجة إلى الأتمتة الباحثين إلى دراسة دور الروبوتات في تحسين دقة توصيل الأدوية وكفاءته.
يعمل الباحثون على روبوتات دقيقة ونانوية لتوصيل الأدوية إلى مواقع محددة. قد تتحرك بفعل تفاعلات كيميائية أو مصادر خارجية مثل الضوء والمجالات الكهربائية أو المغناطيسية. ويستهدف هذا البحث تحسين تركيز العلاج وتقليل التعرض غير الضروري، لكنه لا يعني أن جميع هذه الأجهزة أصبحت علاجات معتمدة.
قبل بضع سنوات، طوّر باحثون روبوتات MANiACs الدوارة، التي تحتوي على قضبان نانوية مغناطيسية ضمن غلاف كروي لين. وفي عام 2022، قدّم فريق من ستانفورد روبوتات لاسلكية متعددة الوظائف لتوصيل الأدوية.
وفي أكتوبر 2024، أعلن باحثون في جامعة نانيانغ التكنولوجية NTU بسنغافورة عن روبوتات لينة بحجم حبة صغيرة لتوصيل الأدوية. تُوجّه بالمجالات المغناطيسية ويمكنها حمل ما يصل إلى أربعة أدوية وإطلاقها بترتيب وجرعات قابلين لإعادة البرمجة في التجارب.
بُني هذا البحث على عمل الفريق السابق الذي شمل روبوتات دقيقة مُتحكم فيها مغناطيسيًا يمكنها الإمساك بأجسام صغيرة والسباحة عبر مساحات ضيقة، إلى جانب حركات معقدة أخرى.
استلهم الباحثون الفكرة من فيلم «الرحلة الرائعة» الصادر في الستينيات، الذي يتخيل تصغير طاقم طبي. ويقدم العمل وسيلة واقعية لدراسة توصيل الأدوية، دون أن يحقق أحداث الفيلم حرفيًا.
عند اختبار الروبوت عالي البراعة في تجارب مختبرية، تحرك بسرعات تتراوح بين 0.30 مم و16.5 مم في الثانية، ونجح في توصيل الأدوية في بيئات أكثر تحديًا، وحتى بعد ثماني ساعات من الحركة المستمرة، أظهر تسربًا ضئيلًا للدواء.
يسعى فريق NTU إلى تصغير هذه الروبوتات أكثر ودراسة إمكان استخدامها مستقبلًا في حالات مثل سرطان المثانة وأورام الدماغ وسرطان القولون والمستقيم.
الميكروبوتات: روبوتات صغيرة تُحدث ثورة في الطب الدقيق
قد تستخدم الروبوتات الدقيقة آليات تحريك واستشعار مصغرة أو مجالات خارجية للتحكم فيها. صغر حجمها قد يتيح الوصول إلى مواقع يصعب بلوغها بالأدوات التقليدية، مما يجعلها موضوعًا واعدًا لأبحاث التشخيص وتوصيل الأدوية والجراحة محدودة التدخل.
ومع ذلك، لا تخلو من تحدياتها من حيث الفعالية وتحديد المواقع عبر الأنسجة العميقة.
ورغم التقدم على مدى عقدين، ظلت التطبيقات داخل الكائنات الحية محدودة. من الصعب تحريك أجسام صغيرة بدقة داخل سوائل معقدة مثل اللعاب والبول والدم، مع المحافظة على التوافق الحيوي والقدرة على تتبعها.
تشمل العقبات الأخرى أمام الروبوتات النانوية اكتشافها في الوقت الفعلي داخل الجسم وتحقيق تحكم دقيق عن بُعد من أجل العلاج الموجّه.
يحدد الباحثون أيضًا ما إذا كانت الروبوتات مرتبطة بسلك أو غير مرتبطة. تحتاج الأنظمة غير المرتبطة إلى تحريك مستقر وحمل مناسب وتصوير واضح وتحكم دقيق. ويهدف استخدام مواد قابلة للامتصاص حيويًا إلى تجنب بقاء مكونات ضارة أو الحاجة إلى إزالتها جراحيًا.
تُظهر الأنظمة المدفوعة بالموجات فوق الصوتية إمكانات للتحريك عن بُعد والتصوير في الأنسجة. وتظل السلامة والفعالية معتمدتين على التصميم وظروف التعرض ونتائج الاختبارات.
قدّم فريق تقوده جامعة كالتيك روبوت BAM، وهو روبوت دقيق صوتي من الهيدروجيل قابل للامتصاص حيويًا وموجّه بالتصوير. يتكون من بنية كروية صغيرة تحتجز فقاعة، وقد اختُبر في نماذج حيوانية، لا داخل جسم الإنسان في تجربة علاجية.
يقول وي غاو، أستاذ الهندسة الطبية في كالتيك والباحث في Heritage Medical Research Institute وأحد المؤلفين المراسلين للدراسة:
“لقد صممنا منصة واحدة يمكنها معالجة جميع هذه المشكلات.”
في بحثهم، لاحظ العلماء أنه عند اختبارها، ساعدت الروبوتات الفريق على توصيل العلاجات بنجاح مما قلل من حجم أورام المثانة لدى الفئران.
“بدلاً من وضع دواء في الجسم والسماح له بالانتشار في كل مكان، يمكننا الآن توجيه ميكروبوتاتنا مباشرة إلى موقع الورم وإطلاق الدواء بطريقة محكمة وفعّالة.”
– غاو
تشير النتائج إلى إمكانات بحثية واعدة لتقنية BAM في توصيل الأدوية، مع الحاجة إلى مزيد من الاختبارات قبل دراسة استخدامها لدى المرضى.
تصميم وتطوير تقنية BAM
الروبوت الدقيق الجديد، الذي يحتوي على هياكل دقيقة كروية، مصنوع من هيدروجيل يُدعى بولي(إيثيلين جليكول) ديأكريليت. يبدأ الهيدروجيل في شكل سائل أو راتنج، ولكن عندما يصبح شبكة البوليمرات داخله متشابكة، يتحول إلى صلب.
يتيح تركيب الهيدروجيل الاحتفاظ بكميات كبيرة من السائل، ويمكن تعديل خصائصه لتحقيق التوافق الحيوي المطلوب. وتساعد طريقة التصنيع الإضافي على تشكيل البنية الكروية ودمج الحمولة العلاجية فيها.
ساهمت مجموعة جوليا ر. غرير، المشاركة في تأليف الدراسة وأستاذة كرسي روبن ف. ودونا ميتلر لعلوم المواد والميكانيكا والهندسة الطبية، في تطوير البنى الدقيقة وتركيبة الهيدروجيل.
استخدمت المجموعة البلمرة ثنائية الفوتون (TPP)، وهي تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد توظف نبضات ليزر فائقة القصر لتشابك راتنج حساس للضوء في مواضع محددة.
تتيح التقنية كتابة بنى ثلاثية الأبعاد بدقة عالية. وبلغ قطر الروبوتات نحو 30 ميكرومترًا، أي أقل من قطر كثير من شعرات الإنسان.
عند الحديث عن شكل الكرة للهيكل، أشارت جرير إلى أنه “صعب جدًا كتابته” ويتطلب معرفة “بعض حيل الحرفة لمنع الكرة من الانهيار على نفسها”، لذا فإن تحقيق ذلك كان إنجازًا كبيرًا.
“تمكنا ليس فقط من تخليق الراتنج الذي يحتوي على جميع الوظائف الحيوية وجميع العناصر الطبية الضرورية، بل وتمكنا من كتابتها بشكل كروي دقيق مع التجويف اللازم.”
– جرير
يحتوي الهيدروجيل في البنية النهائية على الجسيمات النانوية المغناطيسية والعامل العلاجي، بينما تحتجز البنية المجوفة فقاعة داخلها.
تتيح الجسيمات المغناطيسية توجيه حركة الروبوت بمجال خارجي، فيما توفر الموجات فوق الصوتية الدفع. وعند وصول الروبوت إلى النسيج المستهدف يمكن للحمولة الدوائية أن تنتشر منه.
جعل الفريق السطح الخارجي محبًا للماء للمساعدة في تقليل التصاق الروبوتات بعضها ببعض أثناء الحركة في السوائل.
أما السطح الداخلي فجعله الفريق كارهًا للماء، ليساعد على احتجاز الفقاعة التي قد تذوب سريعًا لولا ذلك.
وللحصول على سطح خارجي محب للماء وتجويف داخلي كاره له، استخدم الفريق تعديلًا كيميائيًا للسطح.
ربط الباحثون أولًا سلاسل كربونية طويلة بالهيدروجيل لجعله كارهًا للماء. ثم عالجوا السطح الخارجي ببلازما الأكسجين لإزالة تلك المجموعات منه واستعادة محبته للماء.
واصفًا التعديل الكيميائي بأنه “واحد من الابتكارات الرئيسية في هذا المشروع”، صرح غاو أن تعديل السطح غير المتناظر هو ما سمح لهم “باستخدام العديد من الروبوتات مع الحفاظ على احتجاز الفقاعات لفترة طويلة في السوائل الحيوية، مثل البول أو المصل”.
وفقًا لتجربة الفريق، سمحت هذه التقنية للفقاعات بالبقاء لعدة أيام بدلاً من بضع دقائق فقط.
الآن، لماذا نحتاج إلى احتجاز هذه الفقاعات في المقام الأول؟ حسنًا، احتجاز الفقاعات ضروري لتحريك الروبوتات وتتبعها باستخدام التصوير الفوري.
صُممت البنية الكروية بفتحتين. ووجد الفريق أن هذا التصميم يوفر حركة أسرع في سوائل حيوية مختلفة من التصميم ذي الفتحة الواحدة.
تؤدي الموجات فوق الصوتية إلى تذبذب الفقاعة المحتجزة، فينشأ تدفق في السائل المحيط يدفع الروبوت. وتتولى الجسيمات المغناطيسية المساعدة في توجيه الحركة.
تعمل الفقاعة، التي تُحتجز في كل بنية دقيقة، كعامل تباين ممتاز لتصوير الموجات فوق الصوتية، مما يتيح مراقبة الروبوتات في الوقت الحقيقي داخل الجسم.
اختبر الفريق الروبوتات في فئران مصابة بأورام المثانة. أُعطيت أربع جرعات علاجية بمساعدة الروبوتات خلال برنامج متابعة مدته نحو ثلاثة أسابيع. وأظهرت المقارنة تقلصًا أكبر للأورام من إعطاء العلاج من دون الروبوتات. ويقول غاو:
“نعتقد أن هذه منصة واعدة جدًا لتوصيل الأدوية والجراحة الدقيقة. بالنظر إلى المستقبل، يمكننا تقييم استخدام هذا الروبوت كمنصة لتوصيل أنواع مختلفة من الحمولة العلاجية أو العوامل لحالات مختلفة. وعلى المدى الطويل، نأمل في اختبار ذلك على البشر.”
انقر هنا للتعرف على معدن قابل للالتصاق قد تكون له تطبيقات واسعة في الروبوتات.
شركة قابلة للاستثمار في مجال الروبوتات الطبية
الآن، دعونا نلقي نظرة على شركة بارزة في هذا المجال:
Intuitive Surgical
تطوّر Intuitive Surgical (ISRG ) أنظمة دا فينشي للجراحة بمساعدة الروبوت ونظام Ion للتنظير داخل الرئة. بلغت قيمتها السوقية نحو 186.6 مليار دولار في لقطة السوق الواردة في المقال الأصلي لعام 2024. وتختلف نتائج استخدام هذه الأنظمة باختلاف الإجراء والمرضى والخبرة السريرية.
ISRG مخطط السعر
أورد المقال الأصلي سعرًا يقارب 517 دولارًا للسهم، وارتفاعًا بنحو 55.3% منذ بداية 2024، وربحية للسهم خلال آخر 12 شهرًا تبلغ 6.2 دولارات ومضاعف ربحية 84.22. هذه بيانات تاريخية وليست أسعارًا حالية. وفي الربع الثالث من 2024، أفادت الشركة بإيرادات قدرها 2.04 مليار دولار، بزيادة 17٪ مقارنةً بالربع نفسه من العام الماضي.
ارتفع عدد إجراءات دا فينشي عالميًا بنحو 18% مقارنة بالربع الثالث من 2023. وبلغت قاعدة الأنظمة المركبة 9,539 نظامًا بنهاية سبتمبر 2024، بعد تسليم 379 نظامًا خلال الربع. وفي أكتوبر 2024، حصل دا فينشي 5 تحديدًا على تصريح تنظيمي في كوريا الجنوبية.
الخلاصة
تحظى الروبوتات باهتمام كبير في جميع أنحاء العالم وعبر الصناعات. الطلب على الروبوتات في الرعاية الصحية قوي ومتزايد بشكل خاص بفضل قدرتها على تبسيط سير العمل السريري، والمساعدة في الجراحة، وتقليل خطر العدوى، وتوفير بيئة أكثر أمانًا ورعاية مرضى عالية الجودة.
توضح أبحاث الروبوتات الدقيقة، ومنها BAM، إمكانات جديدة لتوصيل الأدوية بشكل موجّه. النتائج الموصوفة هنا قبل سريرية، وتحتاج إلى تقييم إضافي للسلامة والفعالية قبل أن تصبح علاجًا متاحًا للمرضى.
انقر هنا للاطلاع على قائمة بأبرز أسهم شركات الجراحة الروبوتية.
