Hedefe Yönelik İlaç Salınımı, En Yeni Baloncuk Botlarıyla Gerçeğe Daha Yaklaşıyor

Robotik, verimli ve maliyet-etkin çözümlere olan talep arttıkça her geçen yıl daha da popüler hâle geliyor. 

Robotik teknolojisinin kolaylık ve artırılmış güvenlik sunması ve yapay zeka ile makine öğreniminin entegrasyonu, daha gelişmiş robotik yetenekler sağladığından, küresel robotik pazarının bekleniyor aşması $200 milyar bu on yılın sonuna kadar. 

Robotik kullanımının artışının bir başka kanıtı, küresel endüstriyel robot kurulumlarıdır, ki 2023’te 541,302 sayısına ulaştı, tarihteki ikinci en yüksek yıllık kurulumdur. Kayıt bir önceki yıl kırıldı bir önceki yıl 552,946 birim kuruldu.

Bununla birlikte, dünya çapında çalışan robotların toplam sayısı artık yaklaşık 4,3 milyon birimle yeni bir zirveye ulaşmış durumda; büyümenin %70’i Asya, ardından %17’si Avrupa ve %10’u Amerika tarafından yönlendiriliyor. Robot üretiminde ise Japonya lider konumda, %46 pazar payına sahip. 

Uluslararası Robotik Federasyonu (IFR) verilerine göre, robotik büyümesi 2025’te hızlanacak ve önümüzdeki yıllarda bu hızla devam edecek. 

Şimdi, robotik alanındaki büyük genişlemeyi yönlendiren sektörlere gelince, otomotiv lider konumda; elektronik, metal ve makine, atık yönetimi, tarım, perakende, inşaat ve gıda hizmetleri de robot kullanan diğer sektörlerdir. 

Sağlıkta Robotlar

Robotlar kullanılıyor sektörler arasında, çok daha büyük ve olumlu bir etkiye sahip bir sektör var; o da tıptır. Küresel tıbbi robotik sistemler pazarı aslında hızlı büyüyor ve tahminlere görebüyüklüğü artacak 2024’te 16 milyar dolardan 2029’da 33,8 milyar dolara. 

Robotlar kullanılıyor sağlık hizmetlerinin tüm alanlarında, ilaç temini ve rehabilitasyona yardımcı olmaktan tanı, cerrahi ve ilaç dağıtımına kadar. 

Örneğin, robotik kollar kullanılır karıştırma, dağıtma, sayma ve denetleme için, programlanmış tedarik robotları ise belirli konumlara öğeleri teslim etmek için kullanılır. 

Bu otonom mobil robotlar, sağlık profesyonellerinin rutin görevlerini, insan çalışanların fiziksel yükünü azaltarak ve personel eksikliğini gidererek basitleştiriyor. Ayrıca envanteri izliyor ve ihtiyaç duyulduğunda tüm malzemelerin stokta olduğundan emin oluyor; odaları dezenfekte edip hastalar için hazırlıyor. 

Bu rutin görevlerin tümünü üstlenerek, otonom mobil robotlar tıbbi personelin hastalar ve teknolojinin karşılayamadığı özel ihtiyaçlarına odaklanmasını sağlar. Aethon’dan Tug adlı robot, zor koşullarda hareket ederek ihtiyaç duyulan yere ve zamanda güvenli teslimatlar yapabilme yeteneğine sahip bir örnek. 

Bu robotlar ayrıca temizlik, dezenfeksiyon ve tedarik taşıma görevlerini üstlenerek, patojen maruziyeti riski olan hastaneler ve bölgelerde güvenli bir çalışma ortamı oluşturmaya yardımcı olur. 

CDC’ye göre, yaklaşık 31’de bir hastane hastası belirli bir günde en az bir sağlıkla ilişkili enfeksiyona sahiptir. Bu hastanelerin odaları tamamen dezenfekte edememesinden kaynaklanıyor. Bu tür sorunları çözmek için FDA onaylı Xenex gibi otomatik robotlar geliştiriliyor ve darbeli UV ışınlarıyla hastane odalarını sadece dakikalar içinde sterilize ediyor. 

Teknolojik yenilik, cerrahların karmaşık operasyonları daha hızlı ve daha hassas bir şekilde gerçekleştirmelerine yardımcı olan gelişmiş cerrahi destek robotlarına da yol açtı. 

Da Vinci Surgical System adlı çok kollu bir harikabot, cerrahiyi daha az invaziv hâle getiren, cerrahi hataları azaltan ve gelişmiş kontrol sağlayan bir robot örneğidir. Cyberknife ise kanserleri, tümörlere son derece hassas radyoterapi uygulayarak tedavi eden bir başka robottur. 

Daha sonra, yaşlanan nüfus ve sürekli ilaç ve hassas tedavi gerektiren kronik hastalıklar nedeniyle büyük ilgi gören farmasötik robotlar var. Kritik süreçleri otomatikleştirerek, genellikle manuel ve zaman alıcı olan bu süreçleri hızlandıran farmasötik robotlar kalite ve hassasiyeti artırmaya yardımcı olur. 

İlaç Dağıtımı İçin Robotlar 

Teknolojik ilerlemeler ve ilaç geliştirme ile hasta bakımında otomasyona artan ihtiyaç sayesinde, robotlar ilaç dağıtımını daha verimli ve hassas hâle getirerek hasta bakımını iyileştiriyor. 

Şirketler, kimyasal reaksiyonlar veya ışık, elektrik alanları ya da manyetik alanlar gibi dış kaynaklarla çalışan, zor ulaşılan bölgelere ilaç taşıyan mikro ve nanorobotlar geliştiriyor. Hastalık bölgelerini hedefleyerek bu robotlar terapötik etkinliği artırıyor ve yan etkileri azaltıyor. 

Birkaç yıl önce, bir araştırmacı ekibi geliştirdi MANiACs, manyetik nanorodların yumuşak küresel bir kabuk içinde bulunduğu minik yuvarlanan robotlardır. 2022’de bir Stanford makine mühendisi aynı amaç için çok işlevli kablosuz robotlar inşa etti. 

Ve sadece birkaç ay önce, NTU Singapur araştırmacıları hedefe yönelik ilaç dağıtımı için tahıl büyüklüğünde yumuşak robotlar geliştirdi. Manyetik mikropartiküllerle yapılan ve manyetik alanlarla kontrol edilen bu robot, dört farklı ilacı taşıyabilir ve yeniden programlanabilir doz ve sıralarda salabilir. 

Bu araştırma, ekibin önceki çalışmasına dayanıyordu manyetik kontrollü minyatür robotlar, küçük nesneleri kavrayabilir ve dar alanlarda yüzebilir, ayrıca karmaşık hareketler yapabilir. 

1960’ların bilim kurgu filmi ‘Fantastic Voyage’dan ilham alarak, bir ekibin beyinindeki hasarı onarmak için hücre boyutuna küçülen bir mürettebat, araştırma hayal gücünü gerçeğe taşıyor. 

Laboratuvar deneylerinde test edilen son derece çevik robot, saniyede 0,30 mm ile 16,5 mm arasında hızlarla hareket etti, daha zorlu ortamlarda ilaçları başarıyla teslim etti ve sekiz saatlik sürekli hareketten sonra bile minimum ilaç sızıntısı gösterdi. 

NTU ekibi şimdi bu robotları daha da küçültmeyi araştırıyor, böylece sonunda mesane kanseri, beyin tümörleri ve kolorektal kanser tedavisinde kullanılabilir. 

Mikrobotlar: Hassas Tıbbı Devrim Yaratan Küçük Robotlar

Mikrorobotlar programlandıkları görevleri yerine getirmek için miniaturize sensörler ve aktüatörler kullanır. Mikron boyutları, geleneksel olarak çok karmaşık ve ulaşılması zor ortamlar için kullanılmalarını kolaylaştırır. Bu yetenek, bu robotları minimal invaziv cerrahi, hastalık teşhisi, detoksifikasyon ve hassas ilaç dağıtımı için vazgeçilmez kılar.

Bununla birlikte, derin doku içinde etkinlik ve konumlandırma açısından bazı zorlukları da vardır. 

Başka bir büyük sorun, gösterişlerinin maddeden daha fazla olmasıdır.daha çok gösteriş, az içerik. Son yirmi yılda, çeşitli mikro- veya nanorobot sürümleri piyasaya sürülmüş, ancak şu ana kadar yaşam sistemlerindeki uygulamaları oldukça sınırlı kalmıştır.

Nanorobotlar için diğer engeller, vücut içinde gerçek zamanlı tespit ve hedefe yönelik terapi için hassas uzaktan kontrol sağlamaktır.

Ayrıca, bu mikrobotları tasarlarken, bağlanmış mı yoksa bağlanmamış mı olmaları sorusu ortaya çıkar. Bağlanmamış bir mikrorobota insan vücudunda etkili bir şekilde çalışması için, biyofluidler içinde istikrarlı itiş gücüne, yüksek taşıma kapasitesine, cerrahi müdahaleyi önlemek için yüksek biyouyumluluğa, gerçek zamanlı görselleştirme için gelişmiş görüntülemeye ve hassas hedeflemeye sahip olması gerekir.

Burada, akustik olarak harekete geçirilen robotlar, derin doku penetrasyonu, invazif olmayan çalışma, hızlı yanıt, güçlü itiş kuvvetleri ve güvenlik gibi avantajları sayesinde büyük potansiyel gösteriyor.

Bu nedenle, Caltech’ten araştırmacılar BAM’ı tanıttı — hidrojel tabanlı, görüntüleme yönlendirmeli, biyoresorbabl akustik mikrorobot, insan vücudunda yüksek stabiliteyle hareket edebilen. BAM bir metal humanoid ya da biyomimik robot değildir; küçük bir baloncuk benzeri küredir. 

Makaledeki ortak yazar, Caltech’ta tıbbi mühendislik profesörü ve Heritage Medical Research Institute araştırmacısı Wei Gao’ya göre:

“Bu sorunların tümünü ele alabilecek tek bir platform tasarladık.”

Araştırmalarında, test edildiğinde botların ekibe farelerde mesane tümörlerinin boyutunu azaltan terapötik maddeleri başarıyla teslim ettiklerini belirttiler.

“İlaçları vücuda yaymak yerine, mikrorobotlarımızı doğrudan tümör bölgesine yönlendirebilir ve ilacı kontrollü ve etkili bir şekilde salabiliriz.”

– Gao

BAM teknolojisi ilerledikçe, çalışmanın cihazın sağlık sektörü ve hasta bakımında önemli bir etki yaratmasını beklediği belirtiliyor.

BAM’ın Tasarımı ve Geliştirilmesi

Yeni mikrorobot, küresel mikro yapılara sahip olup, poli(etanol glikol) diakrilat adlı bir hidrojelden üretilmiştir. Hidrojel sıvı veya reçine formunda başlar, ancak içindeki polimer ağı çapraz bağlandığında katı hâle gelir.

Bu bileşim ve mikro yapı, hidrojelin büyük miktarda sıvı tutmasını sağlar ve ekibin robotların biyouyumlu olma sorununu aşmasına yardımcı olur. Aynı zamanda, eklemeli imalat üretimi dış kabuğun terapötik yükü vücuttaki hedef bölgeye taşımasını mümkün kılar.

Mikro yapılar ve hidrojel formülü, ortak yazar Julia R. Greer ve Malzeme Bilimi, Mekanik ve Tıbbi Mühendislik Profesörü Ruben F. ve Donna Mettler’in yardımıyla oluşturuldu.

Bunun için grubu iki-foton polimerizasyonu (TPP) litografi yöntemini kullandı. Bu 3D baskı tekniğinde, karmaşık yapılar oluşturmak için bir lazer kullanılır. Burada, kızılötesi lazer ışığının ultra hızlı darbeleri, belirli bir tasarıma uygun olarak foto-duyarlı polimerleri seçici şekilde çapraz bağlamak için kullanılır.

TPP litografi, yüksek çözünürlüklü bir yapıyı katman katman inşa eder ve ekip, karmaşık formları ve yüksek hassasiyeti elde etmeyi sağlar. Grup, yaklaşık 30 mikron çapında mikro yapılar (insan saçı kalınlığında) yazabildi.

Yapının küre şekli hakkında konuşurken, Greer bunun “yazması çok karmaşık” olduğunu ve “kürelerin kendi üzerine çökmesini önlemek için belirli püf noktalarına” ihtiyaç duyulduğunu belirtti; bu yüzden ekibin bunları yaratabilmesi büyük bir başarı.

“Sadece biyofonksiyonelleştirme ve medikal olarak gerekli tüm elementleri içeren reçineyi sentezlemekle kalmadık, aynı zamanda gerekli boşlukla birlikte kesin bir küresel şekle yazabildik.”

– Greer

Bu, kürenin iç yapısıdır ve dış yapısı için, mikrorobotlar son formunda manyetik nanopartiküller ve terapötik ilacı içinde barındıracak.

Manyetik nanopartiküller, araştırmacıların robotları dış manyetik alanla kontrol etmelerini ve istedikleri konuma yönlendirmelerini sağlar. Hedefe ulaştıklarında robotlar o konumda kalır ve ilaç pasif olarak yayılır.

Mikro yapının dış kısmına gelince, ekip onu hidrofil olacak şekilde tasarladı, yani suyu çeker. Bu sayede robotlar vücut içinde yol alırken birbirine yapışmaz. 

Mikrorobotun dış yüzeyinin aksine, iç yüzey hidrofilik değil, hidrofobik olarak tasarlanmıştır çünkü bir hava kabarcığını yakalaması gerekir; bu da çözülmesi kolaydır.

Dış kısmı suyu çekerken iç kısmı suyu iten hibrit bir mikrorobot oluşturmak için ekip kimyasal bir modifikasyon tasarladı. 

Bu modifikasyon iki adım içeriyordu; ilk adımda uzun zincirli karbon molekülleri hidrojel üzerine eklenerek hidrojel hidrofobik hâle getirildi. İkinci adımda ise bilim insanları oksijen plazma aşındırma tekniğiyle dış yüzeyden karbon yapısını çıkararak dış kısmı hidrofilik hâle getirdi.

Kimyasal modifikasyonlarını “bu projenin ana yeniliklerinden biri” olarak nitelendiren Gao, asimetrik yüzey modifikasyonunun birçok robotu kullanırken bile baloncukları uzun bir süre (örneğin idrar veya serum gibi biyofluitlerde) tutmasını sağladığını belirtti.

Ekip gösterimi, bu tekniğin baloncukların birkaç dakika yerine birkaç gün boyunca kalmasını sağladığını gösterdi. 

Şimdi, neden bu baloncukları ilk etapta yakalamamız gerekiyor? Aslında, yakalanmış baloncuklar robotların hareket etmesi ve gerçek zamanlı görüntüleme ile izlenmesi için gereklidir. 

Mikrorobotun ileri hareket etmesini sağlamak için, ekip küreye iki silindirik açıklık ekledi. İki açıklığın, robotların çeşitli biyofluitlerde tek açıklığa göre daha yüksek hızlarda hareket etmesini sağladığını buldular.

Ultrasonik bir alana maruz kaldığında, robot içindeki baloncuklar titreşir ve çevresindeki sıvıyı robotun dışına doğru akıtarak robotu sıvı içinde iterek hareket ettirir.

Her mikro yapıda yakalanan baloncuk, mükemmel bir ultrason görüntüleme kontrast maddesi olarak görev yapar ve robotların in vivo gerçek zamanlı takibini sağlar.

Ekip, mikrorobotları farelerde mesane tümörleri olan farelerde ilaç dağıtım aracı olarak denedi. 22 gün içinde, dört kez terapötik teslimatı mikrorobotlar sayesinde gerçekleştirildi. Bu teslimatlar, robot kullanılmayanlara göre tümör boyutunu azaltmada daha başarılı bulundu. Gao’ya göre:

“Bu platformun ilaç dağıtımı ve hassas cerrahi için çok umut verici olduğunu düşünüyoruz. Gelecekte, bu robotu farklı durumlar için farklı terapötik yükleri veya ajanları teslim etmek üzere bir platform olarak değerlendirebiliriz. Uzun vadede ise insanlarda test etmeyi umuyoruz.”

Robotik, enerji depolama ve hatta biyoteknoloji çözümlerinde geniş uygulama potansiyeline sahip yapışkan metal hakkında bilgi edinmek için buraya tıklayın.

Tıbbi Robotik Alanında Yatırım Yapılabilir Şirket 

Şimdi, bu alandaki önde gelen bir şirkete bir göz atalım:

Intuitive Surgical

Bu 186,6 milyar dolar piyasa değerine sahip şirket, da Vinci cerrahi sistemi ve Ion endolüminal sistemini geliştirmesi, üretmesi ve pazarlamasıyla tanınır. Intuitive Surgical’ (ISRG ) ın ürün ve hizmetleri hasta sonuçlarını iyileştirir.

Yazı yazıldığı sırada, hisseleri 517 dolar seviyesinde işlem görmekte, YTD %55,3 artış kaydetmiş, EPS (TTM) 6,2 ve P/E (TTM) 84,22’dir. 2024’ün 3. çeyreği için şirket rapor etti 2,04 milyar dolar gelir elde etti; bu, geçen yılın aynı çeyreğine göre %17 artış anlamına geliyor.

Bu dönemde, dünya çapında da Vinci prosedürleri 3Q23’e kıyasla yaklaşık %18 arttı ve kurulu tabanı 9.539 sisteme yükseldi; Intuitive Surgical 379 sistem kurdu. Şirket ayrıca sistem için Güney Kore’de düzenleyici onay aldı.

Sonuç

Robotik, dünya genelinde ve çeşitli sektörlerde büyük ilgi görüyor. Sağlıkta robot talebi, klinik iş akışlarını sadeleştirme, cerrahide yardımcı olma, enfeksiyon riskini azaltma ve daha güvenli bir ortam ile yüksek kaliteli hasta bakımını sağlama yetenekleri sayesinde özellikle güçlü ve artıyor.

Bugün belirttiğimiz gibi, nanorobotlardaki en son araştırmalar, sağlık sektörünü zor ve hatta imkânsız olabilecek durumları tedavi ederek değiştirebilecek bir tıbbi atılımı göstermektedir. Bu kesinlikle daha iyi tedavilerin ve daha sağlıklı bir geleceğin yolunu açmaktadır.

En iyi robotik cerrahi hisse senetlerinin listesi için buraya tıklayın.