Maaaring Paunlarin ng Mga Magnetic Gel Capsule ang Parehong Robotics at Medisina

Polymers na Magnetiko

Prof. Abdon Pena-Francesch, pinuno ng BioInspired Materials Lab sa University of Michigan, at ang kanyang koponan ay nag-develop ng isang gel na may mga katangiang magnetiko – kahit na ito ay binubuo lamang ng mga carbon-based na molekula. Ang magnetikong gel na ito, na tinatawag na ‘TEMPO magnets’, ay naaakit sa ibang magnetikong materyales at tumutugon sa mga magnetic field. Maaari itong magbigay-daan sa remote na pag-manipula ng gel. Halimbawa, ang isang kapsula sa tiyan ay maaaring ituro upang magsagawa ng operasyon o maghatid ng gamot.

Pinagmulan: University of Michigan

Ang mga katangiang magnetiko ng gel na ito na batay sa TEMPO ay mas mahina kaysa sa mga magnetikong gawa sa metal, ngunit maaaring ito ay maging kalamangan para sa mga biomedical na aplikasyon at ilang soft robotics. Halimbawa, maaaring gamitin ang MRI kasabay ng teknolohiyang ito, kung saan ang mas malakas na magnet ay magpapabulag sa MRI. Kaya, sa kasong ito, maaaring gamitin ang MRI upang subaybayan ang mga epekto ng medikal na kapsula, kung ang gamot ay naihatid nang maayos at kung saan, o ang paggalaw ng magnetic gel capsule sa loob ng digestive tract.

Mga Susunod na Hakbang

Ang susunod na hakbang ng proyektong ito ay gawing biodegradable ang ganitong uri ng gel, na magbibigay ng mas malaking pagtanggap ng katawan ng tao, pati na rin ang posibilidad na magamit ito sa kalikasan nang hindi nag-aalala sa kontaminasyon at polusyon.

Bukod sa mga magnetic gel,  3D printing/additive manufacturing ay dapat ding magsilbing tulong para sa soft robotics. Ang mabagal na pag-cure, elastic-plastic ay nagbibigay ng magagandang opsyon para sa mga prosthetics na lagpas sa kasalukuyang mga pagpipilian. Tinalakay namin ang lumalawak na koneksyon sa pagitan ng umuusbong na mga larangan ng soft robotics at 3D printing sa aming artikulo “Hands Like a Human: New Additive Manufacturing Helps Soft Robotics Go Real”.

Tiningnan din namin ang industriya ng 3D printing sa kabuuan sa artikulong “Top 10 Additive Manufacturing And 3D Printing Stock to Watch”.

Paglayo Mula sa Matigas na Robotics

Sa kasalukuyan, ang mga robot ay tahimik na naging mahalagang bahagi ng ating buhay. Ngunit ito ay karamihan ay limitado sa mabigat, industriyal na disenyo ng robotic arm. Kamakailan, ang mga drone at mas maliliit na delivery o logistical robot ay nagsisimulang kunin ang mas maraming gawain at lumalaki pa ang kahalagahan sa digmaan. Gayunpaman, ang mga disenyo na ito ay patuloy na umaasa sa hydraulics at mabibigat, metal-based na mga sistema.

Pinagmulan: Unsplash

Ang sobrang matigas na mga materyales ay naglilimita sa mga aplikasyon para sa mga robot, halimbawa, limitadong saklaw ng paggalaw o kahirapan sa paghawak ng mga delikadong bagay. Ang mekanikal at metalikong kalikasan ng robotics ay isa ring malaking hadlang sa pag-implement nito sa medisina, tulad ng mga prosthesis o internal na nanorobots.

Mga Soft Robot

May matinding pagsisikap na bumuo ng tinatawag na “soft robot”, gamit ang mga plastik, polymers, metal wires, o iba pang mas flexible na bahagi. Ang mas malambot na mga disenyo ay dapat magbigay-daan sa mga bagong konsepto, na mas inspiradong galing sa kalikasan, na magagamit sa pagbuo ng robot, tulad ng tinalakay namin sa aming artikulo “How Robotics Can Take a Cue From Nature”.

• Kailangan nilang ikabit sa isang pinagmumulan ng kuryente.
• Madalas silang limitado sa ilang nakatakdang hugis o galaw.
• Medyo mabigat sila.

Pinagmulan: Youtube

Isang ideya upang alisin ang mga limitasyong ito ay ang paggamit ng mga magnet imbes na matitigas na metal na bahagi. Inaalis nito ang pangangailangan ng panlabas na pinagmumulan ng kuryente at nag-aalok ng higit na flexibility at pagkakaiba-iba ng posibleng mga hugis at galaw.

Ngunit ang mga metal na magnet ay mabigat pa rin. Kadalasan, sila ay medyo nakakalason, na naglilimita sa kanilang pagiging kapaki-pakinabang sa mga medikal na aplikasyon. At ito ay nakakalungkot, dahil ang pakikipag-ugnayan ng robot sa malambot at madaling masirang mga tisyu para sa medikal na pangangailangan ay isa sa mga pinaka-promising na aplikasyon ng soft robotics.

Gayunpaman, walang batas ng pisika na nagsasabing kailangang gawa sa metal ang mga magnet. Ang mga katangiang magnetiko lamang ang kinakailangan. At maaaring magamit ang ibang mga materyales – tulad ng mga TEMPO magnet.

Mga Stock ng Soft o Magnetic Robotics

1. Stereotaxis

Ang Stereotaxis ay isang nangunguna sa medikal na telerobotics. Ang Genesis RMN (Robotic Magnetic Navigation) system nito ay gumagamit ng mga magnetic field upang gabayan ang mga catheter sa loob ng katawan ng pasyente. Ito ay karaniwang ginagamit sa cardiac surgery at iba pang endovascular na paggamot.

Ito ang nag-iisang robot na magagamit sa sektor na ito, na naiiba sa laparoscopic surgery, na dominado ng Intuitive Surgical (ISRG ) (ISRG) at mga open surgery robot tulad ng Stryker (SYK – Mako robot) at Medtronic (MDT – Mazor robotics). Tinalakay namin ang dalawang kumpanyang ito at iba pa sa aming artikulo “Top 5 Robotic Surgery Stocks”.

Ang metodong ito ay nag-aalis ng pangangailangan para sa matitigas na catheter na umaasa sa manu-manong kontrol at puwersa ng operator, na nagdudulot ng mas mataas na panganib ng mga hindi kanais-nais na pangyayari para sa mga pasyente.

Budod pa rito, ang tradisyunal na paraan ng pag-implement ng catheter ay nangangailangan ng X-ray, na nagdudulot ng exposure sa radiation, lalo na para sa medikal na personnel na regular na gumagawa ng prosedurang ito. Ito ay kilalang phenomenon na maaaring magdulot ng kanser sa mga doktor at nars na nagsasagawa ng mga operasyon na ito.

Pinagmulan: Stereoaxis

Ang manu-manong prosedura ay nangangailangan din ng maraming kasanayan, na nagreresulta sa magastos na pagsasanay, at magdudulot ng variable na tagumpay depende sa operator at sa kanyang karanasan.

Kung ihahambing sa mga klasikong pamamaraan, ang solusyon ng Stereotaxis ay nag-aalok ng 72% na mas kaunting komplikasyon at 36% na mas kaunting exposure sa radiation.

Naipakalat na ng kumpanya ang kanilang sistema sa mahigit 100 na ospital at nakapagpagaling na ng mahigit 100,000 na pasyente.

Dahil ang Stereotaxis ay gumagamit na ng remote magnetic navigation para sa mga operasyon, makatuwiran na ang kumpanya ay nasa pangunahing posisyon upang yakapin ang pag-usbong ng organikong magnetic robotics. At makita ang kanilang mga RMN robot bilang batayan para sa pag-deploy sa mga ospital ng teknolohiyang magnetic organic gel.

2. 3D Systems Corporation

Ang lider na ito sa industriya ng 3D printing ay lumipat din sa bioprinting noong 2017 sa pamamagitan ng isang research collaboration sa United Therapeutics (UTHR ) (UTHR). Nakuha din nito ang tagagawa ng bio-ink na Allevia noong 2021. At inanunsyo nito ang isang pakikipagtulungan sa CollPlant Biotechnologies (CLGN ) (CLGN) noong 2020.

Ang pagkuha na ito ay nagbibigay sa 3D Systems (DDD ) ng kalamangan sa larangan ng pag-imprenta ng mga biological na materyales. Sa kasalukuyan, nagko-komersyal ito ng 3 modelo ng kanilang Allevi bioprinter.

Pinagmulan: 3D Systems

Bilang isang lumalaking tagagawa ng mga 3D-printed na medikal na device at prosthesis AT isang lider sa bioprinting, maaari naming isipin na ang kumpanya ay maaaring interesado sa paghahanap ng mga bagong aplikasyon para sa remote-controlled na organikong magnetic gel.

Kaya, kung ang soft robotics na gumagamit ng magnetic gel ay magiging lumalaking medikal na aplikasyon, maaari naming asahan na ang 3D Systems ay magiging bahagi ng medikal na rebolusyong ito at tutulong sa 3D printing ng mga kaugnay na kagamitan para sa mga bagong therapy na ito.

(Inilalim namin ang larangan ng bioprinting nang detalyado sa aming artikulo “Organs On Demand: Best 3D Bioprinting Stocks“)

3. Desktop Metal, Inc.

Ang Desktop Metal ay isa pang malaking lider sa 3D printing, na may higit sa 650 na patente, higit sa 250 na posibleng materyales, at 6,000 na customer. Isa sa mga pangunahing pokus nito ay ang metal 3D printing, isang target na matagal nang hinahangad ng industriya ng 3D printing.

Aktibo rin ito sa healthcare, simula sa pagkuha ng German na EnvisionTEC, na kasama ang teknolohiya para sa pangangalaga ng ngipin. Kasabay nito ang isang strategic partnership sa nangungunang orthodontic firm na Align Technology (ALGN ).

Ang pagsasanib sa EnvisionTEC ay nakatulong din sa Desktop Metal na paunlarin ang kanilang Desktop Health 3D printer. Ito ay higit na isang scaffold printer kaysa isang full-cell/organ 3D printer. Gayunpaman, kung ang bioprinting ay mangangailangan ng hydrogel o iba pang polymers bilang permanenteng scaffold, ito ay magiging isang malakas na teknolohikal na kalamangan para sa Desktop Health.

Pinagmulan: Desktop Metal

Bagaman ang pokus sa bioprinting at healthcare ay hindi kasing lakas kumpara sa 3D systems, hindi ito imposibleng ang Desktop Metal ay maaaring interesado sa potensyal ng pagsasama ng 3D printing at organikong magnetic gel.

4. Soft Robotics

Ang kumpanyang ito ay pribadong nakalista at nakatuon sa pag-develop ng mGripAI, isang robot na may malambot na hawak para sa industriya ng pagproseso ng pagkain, na pinagsama sa buong 3D vision at AI system.

Pinagmulan: Soft Robotics

Maaari mo rin itong makita sa aksyon sa video na ito. Bagaman hindi malamang na pumasok sa medikal na segment, maaaring balang araw ay interesado ang kumpanya sa isang non-toxic na bersyon ng magnetic soft robotics para sa pag-deploy sa industriya ng pagkain. Ito ay lalong totoo kung ang organikong magnetic gel ay maaaring mapabuti upang maging biodegradable.