Kapsul Gel Magnetik Dapat Meningkatkan Kedua Bidang Robotika dan Kedokteran

Polimer Magnetik

Prof. Abdon Pena-Francesch, kepala BioInspired Materials Lab di University of Michigan, dan timnya telah mengembangkan gel dengan sifat magnetik – meskipun terbuat sepenuhnya dari molekul berbasis karbon. Gel magnetik ini, disebut ‘TEMPO magnets’, dapat tertarik pada bahan magnetik lain dan merespon medan magnet. Hal ini memungkinkan manipulasi gel dari jarak jauh. Misalnya, kapsul di dalam perut dapat diarahkan untuk melakukan operasi atau mengantarkan obat.

Sumber: University of Michigan

Sifat magnetik gel berbasis TEMPO ini lebih lemah dibandingkan magnet berbasis logam, namun hal ini dapat menjadi keunggulan untuk aplikasi biomedis dan beberapa robot lunak. Misalnya, MRI dapat digunakan bersamaan dengan teknologi ini, di mana magnet yang lebih kuat akan membuat MRI pada dasarnya tidak berfungsi. Jadi, dalam kasus ini, MRI dapat digunakan untuk memantau efek kapsul medis, apakah obat telah diberikan dengan tepat dan di mana, atau pergerakan kapsul gel magnetik dalam saluran pencernaan.

Langkah Selanjutnya

Langkah selanjutnya dari proyek spesifik ini akan membuat jenis gel ini dapat terurai secara hayati, memungkinkan toleransi lebih tinggi oleh tubuh manusia, serta kemungkinan menggunakannya di alam tanpa khawatir tentang kontaminasi dan polusi.

Selain gel magnetik, pencetakan 3D/manufaktur aditif juga harus menjadi dorongan bagi robot lunak. Pengeringan lambat, elastik‑plastik memberikan pilihan yang baik untuk prostetik yang melampaui opsi yang ada. Kami membahas hubungan yang berkembang antara bidang robotik lunak yang muncul dan pencetakan 3D dalam artikel kami “Tangan Seperti Manusia: Manufaktur Aditif Baru Membantu Robotik Lunak Menjadi Nyata“.

Kami juga meninjau industri pencetakan 3D secara keseluruhan dalam artikel “10 Saham Manufaktur Aditif dan Pencetakan 3D Teratas untuk Dipantau”.

Berpindah Dari Robotika Keras

Saat ini, robot secara diam-diam telah menjadi bagian penting dalam hidup kita. Namun hal ini sebagian besar terbatas pada desain lengan robotik industri yang berat. Baru-baru ini, drone dan robot pengiriman atau logistik yang lebih kecil mulai mengambil alih lebih banyak tugas bahkan menjadi lebih penting dalam perang. Namun, desain ini masih bergantung pada hidrolik dan sistem berbasis logam yang berat.

Sumber: Unsplash

Material yang terlalu kaku membatasi aplikasi robot, misalnya rentang gerakan terbatas atau kesulitan menangani objek halus. Sifat mekanik dan logam pada robotika juga menjadi batasan utama dalam penerapannya di bidang kedokteran, seperti prostesis atau nanorobot internal.

Robot Lunak

Ada upaya kuat untuk mengembangkan apa yang disebut “robot lunak”, menggunakan plastik, polimer, kawat logam, atau komponen lebih fleksibel lainnya. Desain yang lebih lunak seharusnya memungkinkan konsep baru, lebih terinspirasi dari alam, untuk digunakan saat membangun robot, seperti yang kami bahas dalam artikel “Bagaimana Robotika Dapat Mengambil Petunjuk dari Alam”.

• Mereka perlu terhubung ke sumber daya.
• Seringkali terbatas pada beberapa bentuk atau gerakan yang telah ditentukan.
• Mereka cukup berat.

Sumber: Youtube

Sebuah ide untuk menghilangkan keterbatasan ini adalah dengan menggunakan magnet alih-alih bagian logam yang kaku. Ini menghilangkan kebutuhan akan sumber daya eksternal dan menawarkan lebih banyak fleksibilitas serta keragaman bentuk dan gerakan yang mungkin.

Namun magnet logam masih berat. Mereka juga, sebagian besar waktu, agak beracun, sehingga kegunaannya dalam aplikasi medis sangat terbatas. Dan itu sayang, mengingat interaksi robot dengan jaringan lunak & rapuh untuk kebutuhan medis adalah salah satu aplikasi paling menjanjikan dari robotik lunak.

Namun, tidak ada aturan fisika yang menyatakan bahwa magnet harus terbuat dari logam. Sifat magnetik adalah satu-satunya persyaratan. Dan material lain dapat memenuhi kebutuhan tersebut – seperti magnet TEMPO.

Saham Robotik Lunak atau Magnetik

1. Stereotaxis

Stereotaxis adalah pemimpin dalam telerobotik medis. Sistem Genesis RMN (Robotic Magnetic Navigation)nya menggunakan medan magnet untuk mengarahkan kateter dalam tubuh pasien. Hal ini secara khusus digunakan dalam operasi jantung dan perawatan endovaskular lainnya.

Ini adalah satu-satunya robot yang tersedia di sektor ini, yang berbeda dari operasi laparoskopi, yang didominasi oleh Intuitive Surgical (ISRG ) (ISRG) dan robot operasi terbuka seperti Stryker (SYK – robot Mako) dan Medtronic (MDT – Mazor robotics). Kami membahas kedua perusahaan ini dan lainnya dalam artikel kami “5 Saham Operasi Robotik Teratas”.

Metode ini menghilangkan kebutuhan akan kateter kaku yang bergantung pada kontrol manual dan tenaga operator, yang dapat meningkatkan risiko kejadian merugikan bagi pasien.

Selain itu, metode tradisional untuk pemasangan kateter memerlukan sinar‑X, yang menyebabkan paparan radiasi, terutama bagi tenaga medis yang secara rutin melakukan prosedur tersebut. Ini adalah fenomena yang dikenal dapat menyebabkan kanker pada dokter dan perawat yang melakukan operasi ini.

Sumber: Stereoaxis

Prosedur manual juga memerlukan banyak keterampilan, yang membutuhkan pelatihan mahal, dan akan menghasilkan tingkat keberhasilan yang bervariasi tergantung pada operator dan pengalamannya.

Berbanding terbalik dengan metode klasik, solusi Stereotaxis memberikan komplikasi 72% lebih sedikit dan paparan radiasi 36% lebih rendah.

Perusahaan telah menerapkan sistemnya di lebih dari 100 rumah sakit dan merawat lebih dari 100.000 pasien.

Karena Stereotaxis sudah menggunakan navigasi magnetik jarak jauh untuk operasi, masuk akal bahwa perusahaan akan berada pada posisi utama untuk mengadopsi munculnya robotik magnetik organik. Dan melihat robot RMN‑nya menjadi dasar untuk penerapan teknologi gel magnetik organik di rumah sakit.

2. 3D Systems Corporation

Pemimpin industri pencetakan 3D ini juga beralih ke bioprinting pada 2017 dengan kolaborasi riset bersama United Therapeutics (UTHR ) (UTHR). Mereka juga mengakuisisi pembuat bio‑ink Allevia pada 2021. Dan mereka mengumumkan kolaborasi dengan CollPlant Biotechnologies (CLGN ) (CLGN) pada 2020.

Akuisisi ini memberi 3D Systems (DDD ) keunggulan dalam bidang pencetakan material biologis. Saat ini mereka memasarkan 3 model bioprinter Allevi mereka.

Sumber: 3D Systems

Sebagai produsen yang berkembang dari perangkat medis dan prostesis cetak 3D serta pemimpin dalam bioprinting, kami dapat membayangkan perusahaan ini tertarik menemukan aplikasi baru untuk gel magnetik organik yang dikendalikan dari jarak jauh.

Jadi, jika robotik lunak yang menggunakan gel magnetik menjadi aplikasi medis yang berkembang, kami dapat mengharapkan 3D Systems menjadi bagian dari revolusi medis ini dan membantu mencetak 3D alat yang relevan untuk terapi baru ini.

(Kami mengeksplorasi bidang bioprinting secara mendalam dalam artikel “Organ Sesuai Permintaan: Saham Bioprinting 3D Terbaik”.)

3. Desktop Metal, Inc.

Desktop Metal adalah pemimpin besar lain dalam pencetakan 3D, dengan lebih dari 650 paten, lebih dari 250 material yang mungkin, dan 6.000 pelanggan. Salah satu fokus utamanya adalah pencetakan 3D logam, target yang lama dicari oleh industri pencetakan 3D.

Perusahaan ini juga aktif di bidang kesehatan, dimulai dengan mengakuisisi perusahaan Jerman EnvisionTEC, yang mencakup teknologi perawatan gigi. Hal ini bersamaan dengan kemitraan strategis dengan perusahaan ortodontik terkemuka Align Technology (ALGN ).

Penggabungan dengan EnvisionTEC juga membantu Desktop Metal mengembangkan printer 3D Desktop Health‑nya. Ini lebih merupakan printer scaffold daripada printer 3D sel/penuh organ. Namun, jika bioprinting ternyata memerlukan hidrogel atau polimer lain sebagai scaffold secara permanen, ini akan menjadi keunggulan teknologi yang kuat bagi Desktop Health.

Sumber: Desktop Metal

Meskipun fokus pada bioprinting dan kesehatan tidak sekuat pada 3D Systems, tidak menutup kemungkinan Desktop Metal juga tertarik pada potensi menggabungkan pencetakan 3D dengan gel magnetik organik.

4. Soft Robotics

Perusahaan ini terdaftar secara privat dan fokus mengembangkan mGripAI, robot dengan genggaman lunak untuk industri pengolahan makanan, dipadukan dengan sistem visi 3D lengkap dan AI.

Sumber: Soft Robotics

Anda juga dapat melihatnya beraksi dalam video ini. Meskipun tidak mungkin masuk ke segmen medis, perusahaan mungkin suatu hari tertarik pada versi magnetik robotik lunak yang tidak beracun untuk diterapkan di industri makanan. Hal ini terutama benar jika gel magnetik organik dapat ditingkatkan menjadi dapat terurai secara hayati.