این ریزرباتها از مادهای جدید به نام «هیدروژل مغناطیسی نرم» ساخته شدهاند؛ مادهای انعطافپذیر که امکان چاپ سهبعدی ساختارهای بسیار کوچک را فراهم میکند. تفاوت اصلی این ماده با نمونههای قبلی در آن است که بخشهای مختلف ربات میتوانند به طور مستقل از یکدیگر حرکت کنند، خم شوند یا تغییر شکل دهند. در فناوریهای قدیمیتر، کل ساختار مانند یک جسم یکپارچه حرکت میکرد و امکان کنترل دقیق اجزای جداگانه وجود نداشت.
این پروژه حاصل همکاری مشترک مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT)، مؤسسه فناوری فدرال لوزان سوئیس (EPFL) و دانشگاه سینسیناتی آمریکا است. پژوهشگران امیدوار هستند که این ریزرباتها در آینده نزدیک برای نمونهبرداری از بافتهای داخلی، انتقال دارو به نقاط خاص بدن، باز کردن گرفتگیها یا کنترل جریان مایعات در تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار گیرند.
کارلوس پورتلا از پژوهشگران MIT و نویسندگان اصلی این مطالعه، درباره اهمیت این دستاورد گفت: «ما اکنون میتوانیم ساختارهای سهبعدی نرم و پیچیدهای بسازیم که اجزای آنها در یک مقیاس میکروسکوپی به شکلهای مختلف حرکت و تغییر حالت دهند. این توانایی میتواند برای رباتیک نرم و مواد هوشمند، تحولآفرین باشد.»
دانشمندان در این طرح، میدان مغناطیسی را به عنوان ابزار کنترل انتخاب کردهاند، چرا که نسبت به نور، مواد شیمیایی یا تماس مکانیکی، سریعتر و کاربردیتر است. میدان مغناطیسی میتواند بدون تماس مستقیم و از فاصله دور، فرمان حرکت را به ربات منتقل کند. به همین دلیل، این روش برای محیط حساس و پیچیده بدن انسان، گزینه بسیار مناسبی به حساب میآید.
به گفته پژوهشگران، کنترل مغناطیسی به پزشکان اجازه میدهد که در آینده، ریزرباتها را بدون نیاز به جراحی باز یا ورود ابزارهای بزرگ درون بدن هدایت کنند.
در مرحله آزمایش، تیم تحقیقاتی ساختارهایی بسیار کوچک شبیه «آبنباتچوبی» تولید کرد، که اندازه هر کدام از یک دانه شن نیز کوچکتر بود. این ساختارها هنگام نزدیک شدن آهنربا به سرعت تغییر شکل میدادند و به گیرههای مکانیکی تبدیل میشدند.
این رفتار نشان داد که رباتهای میکروسکوپی میتوانند همانند انگشتان یک دست، اجسام بسیار کوچک را بگیرند، نگه دارند یا جابهجا کنند. چنین قابلیتی در پزشکی برای برداشتن نمونه بافتی، خارج کردن لختههای ریز یا گرفتن ذرات ناخواسته در بدن اهمیت زیادی دارد.
ساخت مواد مغناطیسی در ابعاد بسیار کوچک، تاکنون با دشواریهای فراوانی همراه بوده است. نانوذرات فلزی مورد استفاده در این مواد، نور لیزر چاپگرهای سهبعدی را پراکنده میکنند و کیفیت چاپ را کاهش میدهند. همچنین این ذرات تمایل دارند به هم بچسبند و ساختار نهایی را ضعیف کنند.
پژوهشگران برای حل این مشکل، از روشی تازه به نام «فرایند دو مرحلهای» استفاده کردند. ابتدا ساختار اصلی ربات با یک پلیمر خالص چاپ شد. سپس این ساختار در محلولهای شیمیایی ویژه قرار گرفت تا نانوذرات اکسید آهن درون ژل شکل بگیرند و خاصیت مغناطیسی به آن اضافه شود.
این روش باعث شد که هم استحکام سازه حفظ شود و هم ویژگی مغناطیسی دقیق و قابل کنترل به دست آید.
دانشمندان علاوه بر گیرههای میکروسکوپی، نوعی کلید دوحالته نیز طراحی کردهاند که با آهنربا روشن و خاموش میشود. این قطعه میتواند مانند یک دریچه کوچک، جریان مایعات را در تجهیزات پزشکی کنترل کند.
متخصصان معتقد هستند که اگر این فناوری به مرحله بالینی برسد، میتواند انقلابی در درمان بیماریها ایجاد کند. برای مثال، پزشکان خواهند توانست دارو را دقیقاً به محل تومور برسانند، از بافتهای حساس نمونهبرداری کنند یا ابزارهای بسیار کوچکی را در رگها و اندامهای داخلی هدایت نمایند.
هرچند این فناوری هنوز در مرحله پژوهشی قرار دارد، اما نتایج اولیه نشان میدهد که عصر ریزرباتهای درمانگر بیش از هر زمان دیگری به واقعیت نزدیک شده است.
