Robotika
Pelepasan Obat Tertarget Mendekati Realisasi dengan Bubble-Bots Terbaru
Tambahkan Securities.io ke sumber pilihan Anda di Google
Robotika semakin populer setiap tahunnya seiring meningkatnya permintaan akan solusi yang efisien dan hemat biaya.
Dengan teknologi robotik yang menawarkan kenyamanan dan peningkatan keselamatan serta integrasi kecerdasan buatan dan pembelajaran mesin, memungkinkan kemampuan robotik yang lebih maju, tidak mengherankan bahwa pasar robotik global diperkirakan akan melampaui $200 billion by the end of this decade.
Bukti lain dari meningkatnya penggunaan robotika adalah pemasangan robot industri secara global, yang mencapai 541,302 pada 2023, pemasangan tahunan tertinggi kedua dalam sejarah. Rekor tersebut dibuat tahun sebelumnya ketika 552,946 unit dipasang.
Dengan itu, total jumlah robot yang beroperasi kini mencapai rekor baru sekitar 4.3 million units worldwide, with Asia leading this growth at 70%, followed by Europe at 17%, and then America at 10%. As for robot manufacturing, Japan is in the lead, accounting for a 46% market share.
Menurut International Federation of Robotics (IFR), pertumbuhan robotika akan mempercepat pada tahun 2025 dan akan terus pada kecepatan ini di tahun-tahun mendatang.
Sekarang, ketika membahas industri yang mendorong ekspansi besar robotika, otomotif berada di urutan teratas, dengan elektronik, logam dan mesin, pengelolaan limbah, pertanian, ritel, konstruksi, dan layanan makanan menjadi sektor lain yang memanfaatkan robot.
Robot dalam Perawatan Kesehatan
Sementara robot sedang digunakan di berbagai industri, ada satu sektor di mana dampaknya jauh lebih besar dan lebih positif, yaitu kedokteran. Pasar sistem robotik medis global sebenarnya tumbuh cepat, dan diperkirakan ukuran akan meningkat dari $16 billion in 2024 to $33.8 billion by 2029.
Robot sedang digunakan di semua bidang perawatan kesehatan, mulai dari penyediaan obat hingga membantu rehabilitasi, serta membantu diagnostik, operasi, dan pengiriman obat.
Misalnya, lengan robotik digunakan untuk mencampur, menyalurkan, menghitung, dan memeriksa, sementara robot pasokan yang diprogram digunakan untuk mengirimkan barang ke lokasi tertentu.
Robot seluler otonom ini menyederhanakan tugas rutin bagi tenaga kesehatan dengan mengurangi beban fisik pada pekerja manusia dan mengatasi kekurangan staf. Mereka bahkan melacak inventaris dan memastikan semua persediaan selalu tersedia saat dibutuhkan, selain mensterilkan ruangan dan menyiapkannya untuk pasien.
Dengan menangani semua tugas rutin ini, robot seluler otonom memungkinkan staf medis fokus pada pasien dan kebutuhan spesifik mereka yang tidak dapat dipenuhi oleh teknologi. Robot bernama Tug dari Aethon adalah contoh yang memiliki kemampuan bergerak melalui kondisi menantang untuk melakukan pengiriman aman ke tempat dan waktu yang dibutuhkan.
Robot-robot ini juga membantu menciptakan lingkungan kerja yang aman dengan menangani tugas pembersihan, disinfeksi, dan transportasi pasokan ke rumah sakit serta daerah yang berisiko terpapar patogen.
Menurut CDC, sekitar satu dari 31 pasien rumah sakit memiliki setidaknya satu infeksi terkait perawatan kesehatan pada hari tertentu. Ini disebabkan oleh ketidakmampuan rumah sakit untuk mendisinfeksi ruangan secara menyeluruh. Untuk membantu mengatasi masalah ini, robot otomatis seperti Xenex yang disetujui FDA sedang dibangun yang menggunakan sinar UV berdenyut untuk mensterilkan ruangan rumah sakit dalam hitungan menit.
Inovasi teknologi juga telah menghasilkan robot bantuan bedah canggih yang membantu ahli bedah mencapai kecepatan lebih tinggi dan akurasi lebih baik saat melakukan operasi kompleks.
Robot multi-lengan yang disebut da Vinci Surgical System adalah salah satu robot yang digunakan untuk membuat operasi kurang invasif, mengurangi kesalahan bedah, dan memberikan kontrol yang lebih baik. Cyberknife adalah robot lain yang mengobati kanker dengan memberikan terapi radiasi ke tumor dengan presisi tinggi.
Kemudian ada robot farmasi, yang semakin populer karena populasi yang menua dan orang dengan penyakit kronis yang memerlukan pengobatan berkelanjutan dan perawatan presisi. Dengan mengotomatisasi proses kritis yang biasanya dilakukan secara manual dan memakan waktu, robot farmasi lebih lanjut membantu meningkatkan kualitas dan presisi.
Robot untuk Pengiriman Obat
Didorong oleh kemajuan teknologi dan meningkatnya kebutuhan akan otomatisasi dalam pengembangan obat dan perawatan pasien, robot membuat pengiriman obat menjadi lebih efisien dan presisi, meningkatkan perawatan pasien.
Perusahaan mengembangkan mikro dan nanorobot yang bergerak secara mandiri untuk mengirimkan obat ke area yang sulit dijangkau dengan tenaga reaksi kimia atau sumber eksternal seperti cahaya, medan listrik, atau medan magnet. Dengan menargetkan situs penyakit, robot ini meningkatkan efektivitas terapeutik dan mengurangi efek samping.
Beberapa tahun yang lalu, tim peneliti mengembangkan MANiACs, yang merupakan robot kecil berputar dengan nanorod magnetik yang terbungkus dalam cangkang bola lunak. Pada tahun 2022, seorang insinyur mekanik Stanford membangun robot nirkabel multifungsi untuk hal yang sama.
Dan beberapa bulan yang lalu, peneliti NTU Singapura mengembangkan robot lunak berukuran butir untuk pengiriman obat yang ditargetkan. Robot ini, yang dibuat dengan partikel magnetik mikro dan dikendalikan menggunakan medan magnet, dapat mengangkut hingga empat obat berbeda dan melepaskannya dalam dosis dan urutan yang dapat diprogram ulang.
Penelitian ini dibangun di atas pekerjaan tim sebelumnya yang melibatkan robot miniatur yang dikendalikan secara magnetik yang dapat memegang objek kecil dan berenang melalui ruang sempit, serta gerakan kompleks lainnya.
Mengambil inspirasi dari film fiksi ilmiah tahun 1960-an, ‘Fantastic Voyage,’ di mana kru diperkecil hingga ukuran sel untuk memperbaiki kerusakan di otak seorang ilmuwan, penelitian ini membawa imajinasi menjadi kenyataan.
Robot yang sangat terampil, ketika diuji dalam eksperimen laboratorium, bergerak dengan kecepatan antara 0,30 mm hingga 16,5 mm per detik, berhasil mengirimkan obat di lingkungan yang lebih menantang, dan bahkan setelah delapan jam pergerakan konstan, menunjukkan kebocoran obat yang minimal.
Tim NTU kini sedang mencari cara membuat robot ini lebih kecil lagi sehingga pada akhirnya dapat digunakan untuk mengobati kanker kandung kemih, tumor otak, dan kanker kolorektal.
Mikrobot: Robot Kecil yang Merevolusi Kedokteran Presisi
Mikrobot memanfaatkan sensor dan aktuator miniatur untuk melakukan tindakan yang diprogramkan. Ukuran mikron mereka memudahkan penggunaan di lingkungan yang secara tradisional terlalu rumit dan sulit dijangkau. Kemampuan ini menjadikan robot ini tak ternilai untuk operasi minimal invasif, diagnosis penyakit, detoksifikasi, dan pengiriman obat presisi.
Namun, mereka tidak lepas dari tantangan terkait efektivitas dan lokalisasi melalui jaringan dalam.
Masalah utama lainnya adalah bahwa mereka terbukti menjadi more lebih tampak daripada substansi. Selama dua dekade terakhir, beberapa versi mikro- atau nanorobot telah dirilis, tetapi sejauh ini, aplikasi mereka dalam sistem hidup masih terbatas. Kemudian ada fakta bahwa memindahkan objek dengan akurasi tinggi dalam biofluida kompleks seperti air liur, urine, dan darah juga cukup rumit.
Hambatan lain bagi nanorobot meliputi deteksi waktu nyata di dalam tubuh dan mencapai kontrol jarak jauh yang presisi untuk terapi yang ditargetkan.
Selain itu, saat merancang mikrobot ini, muncul pertanyaan apakah mereka harus terhubung (tethered) atau tidak terhubung (untethered). Untuk sebuah mikrorobot yang tidak terhubung beroperasi secara efektif dalam tubuh manusia, ia harus memiliki propulsi stabil melalui biofluida, kapasitas muatan yang kuat, biokompatibilitas tinggi untuk menghindari pengangkatan bedah, pencitraan yang ditingkatkan untuk visualisasi waktu nyata, dan penargetan yang presisi.
Di sini, robot yang diaktifkan secara akustik menunjukkan potensi besar karena manfaat penetrasi jaringan dalam, operasi non-invasif, respons cepat, gaya propulsi yang kuat, dan keamanan.
Jadi, peneliti dari Caltech memperkenalkan BAM — sebuah mikrorobot akustik berbasis hidrogel, dipandu pencitraan, yang dapat larut secara biologis dan dapat menavigasi tubuh manusia dengan stabilitas tinggi. BAM bukan robot humanoid logam atau robot meniru biologi, melainkan bola kecil berbentuk gelembung.
Menurut co-corresponding author makalah tentang robot, Wei Gao, yang merupakan profesor teknik medis di Caltech dan Peneliti Heritage Medical Research Institute:
“Kami telah merancang satu platform yang dapat mengatasi semua masalah ini.”
Dalam penelitian, para ilmuwan mencatat bahwa ketika diuji, robot membantu tim berhasil mengirimkan terapi yang mengurangi ukuran tumor kandung kemih pada tikus.
“Alih-alih menaruh obat ke dalam tubuh dan membiarkannya menyebar ke mana-mana, kini kami dapat mengarahkan mikrorobot kami langsung ke situs tumor dan melepaskan obat secara terkontrol dan efisien.”
– Gao
Seiring kemajuan teknologi BAM, studi memperkirakan perangkat ini akan memberikan dampak signifikan pada sektor perawatan kesehatan dan perawatan pasien.
Desain & Pengembangan BAM
Mikrorobot baru, yang memiliki struktur mikro bola, terbuat dari hidrogel yang disebut poly(ethylene glycol) diacrylate. Hidrogel dimulai dalam bentuk cair atau resin, tetapi ketika jaringan polimer di dalamnya terhubung silang, ia menjadi padat.
Komposisi dan struktur mikro ini memungkinkan hidrogel menyimpan sejumlah besar cairan, membantu tim mengatasi masalah biokompatibilitas robot. Sementara itu, fabrikasi manufaktur aditif memungkinkan bola luar membawa muatan terapeutik ke situs target di dalam tubuh.
Struktur mikro dan resep hidrogel dibuat dengan bantuan Julia R. Greer, co-corresponding author, serta Ruben F. dan Donna Mettler, Profesor Ilmu Material, Mekanika, dan Teknik Medis.
Untuk ini, kelompoknya menggunakan litografi polimerisasi dua-foton (TPP). Dalam teknik pencetakan 3D ini, laser digunakan untuk membuat struktur kompleks. Di sini, pulsa ultra-cepat cahaya laser inframerah digunakan untuk secara selektif menghubungkan silang polimer fotosensitif sambil mengikuti desain tertentu.
Litografi TPP pada dasarnya membangun struktur resolusi tinggi lapis demi lapis, memungkinkan tim mencapai bentuk kompleks dan presisi tinggi. Kelompok tersebut mampu mencetak (menulis) struktur mikro dengan diameter kira-kira 30 microns, yang setara dengan rambut manusia.
Berbicara tentang bentuk bola struktur, Greer mencatat bahwa itu “sangat rumit untuk ditulis” dan memerlukan pengetahuan tentang “trik tertentu dalam bidang ini untuk mencegah bola runtuh pada dirinya sendiri,” sehingga merupakan pencapaian besar bahwa tim dapat menciptakannya.
“Kami tidak hanya berhasil mensintesis resin yang mengandung semua biofungsionalisasi dan semua elemen medis yang diperlukan, tetapi kami juga berhasil menuliskannya dalam bentuk bola presisi dengan rongga yang diperlukan.”
– Greer
Ini adalah struktur dalam bola, dan untuk struktur luarnya, mikrorobot akan menggabungkan nanopartikel magnetik dan obat terapeutik di dalamnya dalam bentuk akhir.
Nanopartikel magnetik memungkinkan peneliti mengendalikan robot dan mengarahkannya ke lokasi yang diinginkan menggunakan medan magnet eksternal. Dan ketika mereka akhirnya mencapai target, robot tetap berada di lokasi tersebut, dan obat menyebar secara pasif.
Mengenai permukaan luar struktur mikro, tim lebih lanjut merancangnya menjadi hidrofilik, yang berarti tertarik pada air. Hal ini memastikan robot individu tidak saling menempel saat bergerak melalui tubuh.
Berbeda dengan permukaan luar mikrorobot, permukaan dalam tidak dibuat hidrofilik melainkan hidrofobik karena perlu menangkap gelembung udara, yang mudah larut.
Untuk membangun mikrorobot hibrida yang permukaannya menarik air sementara bagian dalam menolak air, tim merancang modifikasi kimia.
Modifikasi ini melibatkan dua langkah; langkah pertama melibatkan penempelan molekul karbon rantai panjang ke hidrogel, secara efektif menjadikannya hidrofobik. Pada langkah kedua, para ilmuwan menggunakan teknik etsa plasma oksigen untuk menghilangkan struktur karbon dari permukaan luar, menjadikan bagian luar hidrofilik.
Menyebut modifikasi kimia mereka sebagai “salah satu inovasi kunci dari proyek ini,” Gao menyatakan bahwa modifikasi permukaan asimetris inilah yang memungkinkan mereka “menggunakan banyak robot dan tetap menjebak gelembung untuk periode waktu yang lama dalam biofluida, seperti urine atau serum.”
Menurut demonstrasi tim, teknik ini memungkinkan gelembung bertahan selama beberapa hari, bukan hanya beberapa menit.
Sekarang, hanya mengapa kita perlu menjebak gelembung ini sejak awal? Sebenarnya, menjebak gelembung diperlukan untuk menggerakkan robot dan melacaknya dengan pencitraan waktu nyata.
Untuk memungkinkan mikrorobot bergerak maju, peneliti memberikan bola tersebut dua bukaan berbentuk silinder. Tim menemukan bahwa memiliki dua bukaan memungkinkan robot bergerak dalam berbagai biofluida dengan kecepatan lebih tinggi dibandingkan satu bukaan.
Ketika terpapar pada medan ultrasonik, gelembung di dalam robot bergetar, menyebabkan cairan di sekitarnya mengalir menjauh, mendorong robot melalui cairan.
Gelembung yang terjebak dalam setiap struktur mikro berfungsi sebagai agen kontras pencitraan ultrasonik yang sangat baik, memungkinkan pemantauan robot secara real-time in vivo.
Tim kemudian menguji mikrorobot sebagai alat pengiriman obat pada tikus yang memiliki tumor kandung kemih. Dalam 22 hari, empat kali pengiriman terapi dilakukan dengan bantuan mikrorobot. Pengiriman ini terbukti lebih berhasil dalam mengurangi ukuran tumor dibandingkan yang tidak menggunakan robot. Menurut Gao:
“Kami pikir ini adalah platform yang sangat menjanjikan untuk pengiriman obat dan operasi presisi. Ke depannya, kami dapat mengevaluasi penggunaan robot ini sebagai platform untuk mengirimkan berbagai jenis muatan terapeutik atau agen untuk kondisi yang berbeda. Dan dalam jangka panjang, kami berharap dapat menguji ini pada manusia.”
Perusahaan Investasi di Sektor Robotika Medis
Sekarang, mari kita lihat perusahaan terkemuka di bidang ini:
Intuitive Surgical
Perusahaan dengan kapitalisasi pasar $186.6 billion ini dikenal karena mengembangkan, memproduksi, dan memasarkan sistem bedah da Vinci serta sistem endoluminal Ion. Produk dan layanan Intuitive Surgical (ISRG ) memungkinkan hasil pasien yang lebih baik.
ISRG Grafik Harga
Pada saat penulisan, sahamnya diperdagangkan pada $517, naik 55.3% YTD, dengan EPS (TTM) 6.2 dan P/E (TTM) 84.22. Untuk Q3 2024, perusahaan melaporkan $2.04 billion in revenue, an increase of 17% from the same quarter last year.
Selama periode ini, prosedur da Vinci di seluruh dunia meningkat sekitar 18% dibandingkan 3Q23, dan basis terpasangnya tumbuh menjadi 9,539 sistem, dengan Intuitive Surgical menempatkan 379 sistem tersebut. Perusahaan juga memperoleh izin regulasi untuk sistem ini di Korea Selatan.
Kesimpulan
Robotika semakin mendapatkan banyak perhatian di seluruh dunia dan lintas industri. Permintaan akan robot dalam perawatan kesehatan khususnya kuat dan terus tumbuh berkat kemampuan mereka menyederhanakan alur kerja klinis, membantu dalam operasi, mengurangi risiko infeksi, serta menyediakan lingkungan yang lebih aman dan perawatan pasien berkualitas tinggi.
Penelitian terbaru tentang nanorobot, seperti yang kami catat hari ini, menunjukkan terobosan medis yang dapat mengubah industri perawatan kesehatan dengan mengobati kondisi yang tidak hanya sulit tetapi bahkan mungkin mustahil. Ini tentu membuka jalan bagi terapi yang lebih baik dan masa depan yang lebih sehat.
