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.
مع تقديم تكنولوجيا الروبوتات للراحة وتحسين السلامة وتكامل الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة، مما يسمح بقدرات روبوتية أكثر تقدماً، ليس من المفاجئ أن يُتوقع أن يتجاوز السوق العالمي للروبوتات $200 مليار بحلول نهاية هذا العقد.
دليل آخر على تزايد استخدام الروبوتات هو تركيب الروبوتات الصناعية عالميًا، حيث وصل إلى 541,302 في عام 2023، وهو ثاني أعلى تركيب سنوي في التاريخ. تم تحقيق الرقم القياسي في العام السابق عندما تم تركيب 552,946 وحدة.
وبذلك، وصل إجمالي عدد الروبوتات العاملة الآن إلى مستوى جديد يبلغ حوالي 4.3 مليون وحدة عالميًا، حيث تقود آسيا هذا النمو بنسبة 70٪، تليها أوروبا بنسبة 17٪، ثم أمريكا بنسبة 10٪. أما بالنسبة لتصنيع الروبوتات، فإن اليابان تتصدر السوق بحصة 46٪.
وفقًا للاتحاد الدولي للروبوتات (IFR)، سيتسارع نمو الروبوتات في عام 2025 وسيستمر بهذه السرعة في السنوات القادمة.
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
بينما تُستخدم الروبوتات عبر الصناعات، هناك قطاع واحد يحدث فيه تأثير أكبر وأكثر إيجابية، وهو الطب. سوق أنظمة الروبوتات الطبية العالمي ينمو بسرعة، ومن المتوقع أن يزيد حجمه من سيزداد حجمه 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.
تُبسط هذه الروبوتات المتنقلة المستقلة المهام الروتينية للمتخصصين في الرعاية الصحية من خلال تقليل المتطلبات الجسدية على العاملين البشريين ومعالجة نقص الموظفين. كما أنها تتعقب المخزون وتضمن توفر جميع الإمدادات دائمًا عند الحاجة، بالإضافة إلى تعقيم الغرف وتجهيزها للمرضى.
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 مريضًا في المستشفى من عدوى مرتبطة بالرعاية الصحية على الأقل في يوم معين. يرجع ذلك إلى عدم قدرة المستشفيات على تعقيم الغرف بالكامل. للمساعدة في معالجة هذه المشكلات، يتم بناء روبوتات آلية مثل Xenex المعتمدة من إدارة الغذاء والدواء والتي تستخدم أشعة UV نابضة لتعقيم غرف المستشفى في دقائق قليلة.
أدت الابتكارات التكنولوجية أيضًا إلى روبوتات مساعدة جراحية متقدمة تساعد الجراحين على تحقيق سرعة أكبر ودقة أعلى عند إجراء عمليات معقدة.
روبوت متعدد الأذرع يُدعى نظام الجراحة دا فينشي هو أحد هذه الروبوتات المستخدمة لجعل الجراحة أقل توغلاً، وتقليل الأخطاء الجراحية، وتوفير تحكم محسّن. Cyberknife هو روبوت آخر يعالج السرطانات من خلال توصيل العلاج الإشعاعي إلى الأورام بدقة فائقة.
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
بفضل التقدم التكنولوجي والاحتياج المتزايد للأتمتة في تطوير الأدوية ورعاية المرضى، تجعل الروبوتات توصيل الأدوية أكثر كفاءة ودقة، مما يحسن رعاية المرضى.
تعمل الشركات على تطوير روبوتات دقيقة ونانوية تتحرك بشكل مستقل لتوصيل الأدوية إلى المناطق الصعبة الوصول إليها، مدفوعة بتفاعلات كيميائية أو مصادر خارجية مثل الضوء أو المجالات الكهربائية أو المغناطيسية. من خلال استهداف مواقع المرض، تحسن هذه الروبوتات فعالية العلاج وتقلل الآثار الجانبية.
قبل بضع سنوات، طوّر فريق من الباحثين طوّر MANiACs، وهي روبوتات صغيرة تدور وتحتوي على قضبان نانوية مغناطيسية محاطة بغلاف كروي ناعم. في عام 2022، بنى مهندس ميكانيكي من جامعة ستانفورد بنى روبوتات لاسلكية متعددة الوظائف لنفس الغرض.
قبل بضعة أشهر فقط، طور باحثو جامعة NTU في سنغافورة روبوتات ناعمة بحجم الحبوب لتوصيل الأدوية المستهدف. الروبوت، المصنوع من جزيئات مغناطيسية دقيقة ويتم التحكم فيه باستخدام المجالات المغناطيسية، يمكنه نقل ما يصل إلى أربعة أدوية مختلفة وإطلاقها بجرعات وأوامر قابلة لإعادة البرمجة.
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.
مستوحاة من فيلم خيال علمي من الستينات بعنوان ‘الرحلة الرائعة’، حيث تم تصغير طاقم إلى حجم خلية لإصلاح ضرر في دماغ عالم، يجلب البحث الخيال إلى الواقع.
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 الآن إلى جعل هذه الروبوتات أصغر حجمًا حتى يمكن استخدامها في النهاية لعلاج سرطان المثانة، وأورام الدماغ، وسرطان القولون والمستقيم.
الميكروبوتات: روبوتات صغيرة تُحدث ثورة في الطب الدقيق
تستخدم الروبوتات الدقيقة حساسات ومحركات مصغرة لتنفيذ الإجراءات التي تم برمجتها للقيام بها. حجمها المجهري يجعلها سهلة الاستخدام في بيئات كانت تقليديًا معقدة وصعبة الوصول. هذه القدرة تجعل هذه الروبوتات لا تقدر بثمن في الجراحة قليلة التوغل، وتشخيص الأمراض، وإزالة السموم، وتوصيل الأدوية بدقة.
ومع ذلك، لا تخلو من تحدياتها من حيث الفعالية وتحديد المواقع عبر الأنسجة العميقة.
مشكلة رئيسية أخرى هي أنها أثبتت أنها أكثر عرضًا من الفائدة. على مدار العقدين الماضيين، تم إصدار عدة إصدارات من الروبوتات الدقيقة أو النانوية، لكن حتى الآن، كانت تطبيقاتها في الأنظمة الحية محدودة إلى حد ما. ثم هناك حقيقة أن تحريك الأجسام بدقة عالية في سوائل حيوية معقدة مثل اللعاب والبول والدم أيضًا أمر معقد للغاية.
Other obstacles for nanorobots include real-time detection within the body and achieving precise remote control for targeted therapy.
أيضًا، عند تصميم هذه الميكروبوتات، يطرح السؤال ما إذا كان يجب أن تكون مربوطة أو غير مربوطة. لكي يعمل الميكروبوت غير المربوط بفعالية داخل جسم الإنسان، يجب أن يمتلك دفعًا ثابتًا عبر السوائل الحيوية، وسعة حمل قوية، وتوافقًا حيويًا عاليًا لتجنب الإزالة الجراحية، وتصويرًا محسّنًا للتصوير الفوري، واستهدافًا دقيقًا.
هنا، تُظهر الروبوتات التي تُشغل صوتيًا إمكانات كبيرة بفضل فوائد اختراق الأنسجة العميقة، والعملية غير الجراحية، والاستجابة السريعة، والقوى الدافعة القوية، والسلامة.
لذلك، قدم باحثون من معهد كالتيك تقنية BAM — روبوت ميكرو صوتي قابل للامتصاص حيويًا ومبني على الهيدروجيل، موجه بالتصوير، يمكنه التنقل داخل جسم الإنسان بثبات عالٍ. ليس BAM روبوتًا معدنيًا شبيهًا بالإنسان أو روبوتًا مقلدًا للبيولوجيا، بل هو كرة صغيرة شبيهة بالفقاعة.
وفقًا للمؤلف المشارك في ورقة البحث حول الروبوتات، وي غاو، أستاذ الهندسة الطبية في معهد كالتيك ومحقق في معهد أبحاث الطب التراثي:
“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
مع تقدم تقنية BAM، يتوقع الدراسة أن الجهاز سيحدث تأثيرًا كبيرًا على قطاع الرعاية الصحية ورعاية 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.
إن وجود هذا التركيب والبنية الدقيقة يسمح للهيدروجيل بالاحتفاظ بكميات كبيرة من السائل، مما يساعد الفريق على التغلب على مشكلة توافق الروبوتات مع الأحياء. في الوقت نفسه، يتيح تصنيع التصنيع الإضافي للكرة الخارجية حمل الحمولة العلاجية إلى الموقع المستهدف داخل الجسم.
تم صنع البنى الدقيقة ووصفة الهيدروجيل بمساعدة جوليا ر. جرير، المؤلف المشارك، وروبن ف. ودونا ميتلر، أستاذة علوم المواد والميكانيكا والهندسة الطبية.
لهذا، استخدمت مجموعتها تقنية البلمرة ذات الفوتونين (TPP). في هذه التقنية للطباعة ثلاثية الأبعاد، يُستخدم ليزر لإنشاء هياكل معقدة. هنا، تُستخدم نبضات فائقة السرعة من ضوء الليزر تحت الأحمر لتقاطع البوليمرات الحساسة للضوء بشكل انتقائي وفقًا لتصميم محدد.
تقوم تقنية TPP بطباعة بنية عالية الدقة طبقة بطبقة، مما يتيح للفريق تحقيق أشكال معقدة ودقة عالية. تمكنت المجموعة من طباعة (كتابة) بنى دقيقة يبلغ قطرها تقريبًا 30 ميكرون، وهو ما يعادل شعر 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
هذا هو الهيكل الداخلي للكرة، وبالنسبة للهيكل الخارجي، سيُدمج الروبوتات الدقيقة داخلها جسيمات نانوية مغناطيسية والدواء العلاجي في الشكل النهائي.
تسمح الجسيمات النانوية المغناطيسية للباحثين بالتحكم في الروبوتات وتوجيهها إلى الموقع المطلوب باستخدام مجال مغناطيسي خارجي. وعندما تصل إلى الهدف، تبقى الروبوتات في ذلك الموقع، وينتشر الدواء بشكل سلبي.
فيما يتعلق بسطح البنية الدقيقة الخارجي، صمم الفريق أيضًا أن يكون محبًا للماء، مما يعني أنه ينجذب إلى الماء. يضمن ذلك عدم التلاصق بين الروبوتات الفردية أثناء تنقلها داخل الجسم.
على عكس السطح الخارجي للروبوت الدقيق، فإن السطح الداخلي ليس محبًا للماء بل كارهًا للماء لأنه يحتاج إلى احتجاز فقاعة هوائية، والتي من السهل إذابتها.
لبناء روبوت دقيق هجين يكون سطحه الخارجي يجذب الماء بينما يرفض الماء من الداخل، صمم الفريق تعديلًا كيميائيًا.
شمل هذا التعديل خطوتين؛ الأولى تضمنت ربط جزيئات كربون طويلة السلسلة إلى الهيدروجيل، مما جعله كارهًا للماء. في الخطوة الثانية، استخدم العلماء تقنية حفر البلازما بالأكسجين لإزالة هياكل الكربون من السطح الخارجي، مما جعل السطح الخارجي محبًا للماء.
وصفًا تعديلهم 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.
لتمكين الروبوت الدقيق من التحرك إلى الأمام، صمم الباحثون الكرة ذات فتحتين تشبهان الأسطوانة. وجد الفريق أن وجود فتحتين يسمح للروبوتات بالتحرك في سوائل حيوية مختلفة بسرعات أعلى مقارنة بفتحة واحدة.
عند تعرضه لمجال الموجات فوق الصوتية، تهتز الفقاعات داخل الروبوت، مما يسبب تدفق السائل المحيط بعيدًا عنه، ويقذف الروبوت عبر السائل.
تعمل الفقاعة، التي تُحتجز في كل بنية دقيقة، كعامل تباين ممتاز لتصوير الموجات فوق الصوتية، مما يتيح مراقبة الروبوتات في الوقت الحقيقي داخل الجسم.
بعد ذلك، اختبر الفريق الروبوتات الدقيقة كأداة لتوصيل الأدوية في فئران مصابة بأورام المثانة. خلال 22 يومًا، تم إجراء أربع عمليات توصيل للعلاجات بمساعدة الروبوتات الدقيقة. وُجد أن هذه التوصيلات كانت أكثر نجاحًا في تقليل حجم الأورام مقارنةً بالعمليات التي لم تستخدم الروبوتات. وفقًا لغاو:
“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 لتعرف على المعدن اللاصق الذي قد يكون له تطبيق واسع في الروبوتات.
شركة قابلة للاستثمار في مجال الروبوتات الطبية
الآن، دعونا نلقي نظرة على شركة بارزة في هذا المجال:
Intuitive Surgical
تُعرف هذه الشركة ذات القيمة السوقية البالغة 186.6 مليار دولار بتطويرها وتصنيعها وتسويقها لنظام الجراحة دا فينشي ونظام Ion الداخلي. تمكّن منتجات وخدمات Intuitive Surgical (ISRG ) من تحسين نتائج المرضى.
ISRG مخطط السعر
في وقت كتابة هذه السطور، يتم تداول أسهمها عند 517 دولارًا، بارتفاع 55.3٪ منذ بداية العام، مع تحقيق ربحية السهم (EPS) (TTM) قدرها 6.2 ومضاعف السعر إلى الأرباح (P/E) (TTM) 84.22. للربع الثالث من عام 2024، أفادت الشركة بإيرادات قدرها 2.04 مليار دولار، بزيادة 17٪ مقارنةً بالربع نفسه من العام الماضي.
خلال هذه الفترة، ارتفعت إجراءات دا فينشي عالميًا بنحو 18٪ مقارنةً بالربع الثالث من عام 2023، وزادت قاعدة التركيب إلى 9,539 نظامًا، حيث قامت Intuitive Surgical بتركيب 379 نظامًا من هذا النوع. كما حصلت الشركة على موافقة تنظيمية للنظام 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.
تظهر أحدث الأبحاث التي تجري على الروبوتات النانوية، كما أشرنا اليوم، اختراقًا طبيًا يمكنه تغيير صناعة الرعاية الصحية من خلال معالجة حالات ليست صعبة فحسب، بل قد تكون مستحيلة. وهذا بلا شك يمهد الطريق لعلاجات محسّنة ومستقبل أكثر صحة.
