Robert Klatt
Ein neuer Mikroroboter kann durch den Körper „fahren“ und in Organen über längere Zeiträume Medikamente verabreichen. In Zukunft könnten die Roboter Menschen mit interstitiellen Zystitis (schmerzhaftes Blasensyndrom) helfen, denen aktuell ein Medikament per Katheter in die Blase injiziert werden muss.
Boulder (U.S.A.). Wissenschaftler der University of Colorado Boulder (CU) haben einen winzigen Roboter entwickelt, der sich mit erstaunlicher Geschwindigkeit durch Flüssigkeiten kann. Wie Jin Lee erklärt, soll der Mikroroboter zukünftig in der Medizin zum Einsatz kommen und etwa Medikamente an schwer zugängliche Stellen im menschlichen Körper liefern.
„Stellen Sie sich vor, Mikroroboter könnten bestimmte Aufgaben im Körper ausführen, wie beispielsweise nicht-invasive Operationen. Anstatt den Patienten aufzuschneiden, könnten wir die Roboter einfach durch eine Pille oder eine Injektion in den Körper einführen, und sie würden den Eingriff selbst durchführen.“
Der Mikroroboter ist nur 20 Mikrometer breit, also ein Vielfaches kleiner als die Breite eines menschlichen Haares. Zudem kann er Geschwindigkeiten von etwa 3 Millimetern pro Sekunde erreichen, das entspricht in etwa 9.000 Mal ihrer eigenen Länge pro Minute.
Laut der Publikation im Fachmagazin Small erprobten die Entwickler einen Schwarm der winzigen Roboter, die hohe Konzentrationen von Dexamethason umschlossen, mit Mäusen. Sie konnten tausende der Roboter erfolgreich in diese Blasen der Tiere navigieren. Einmal dort angekommen, gaben die Maschinen im Organ ihr Dexamethason über einen Zeitraum von etwa zwei Tagen langsam frei.
Eine solche kontinuierliche Medikamentenzufuhr könnte es den Patienten ermöglichen, über einen längeren Zeitraum mehr Medikamente zu erhalten, was die Behandlungsergebnisse verbessern könnte. Wie C. Wyatt Shields erklärt, legen die Ergebnisse nahe, dass solche Mikroroboter sich als effektives Mittel zur Behandlung von Blasenerkrankungen und anderen Leiden bei Menschen erweisen könnten.
„Miniroboter haben in wissenschaftlichen Kreisen viel Begeisterung geweckt, aber was sie für uns interessant macht, ist, dass wir sie so entwerfen können, dass sie nützliche Aufgaben im Körper ausführen.“
In Zukunft könnten die Mikroroboter Menschen mit einer interstitiellen Zystitis, die auch als schmerzhaftes Blasensyndrom bekannt ist, helfen. Die Behandlung dieser Erkrankung kann ebenfalls sehr unangenehm sein. Oftmals müssen Patienten über mehrere Wochen hinweg mehrfach eine Klinik aufsuchen, wo ein Arzt eine starke Lösung von Dexamethason über einen Katheter in die Blase injiziert.
Bis die Mikroroboter durch echte menschliche Körper reisen können, ist aber noch viel Arbeit nötig. Die Forscher möchten die Maschinen vollständig biologisch abbaubar machen, sodass sie sich schließlich im Körper auflösen würden.
Das Team stellt seine Mikroroboter aus sogenannten biokompatiblen Polymeren her, unter Verwendung einer Technologie, die der 3D-Druck-Technik ähnelt. Die winzigen Maschinen ähneln kleinen Raketen, komplett mit drei winzigen Flossen. Jeder Roboter trägt eine kleine eingeschlossene Luftblase, vergleichbar mit dem Phänomen, wenn man ein Glas verkehrt herum in Wasser taucht. Werden die Maschinen einem akustischen Feld ausgesetzt, ähnlich wie bei der Ultraschalltechnik, beginnen die Luftblasen wild zu vibrieren, stoßen Wasser ab und treiben so die Roboter vorwärts.
Small, doi: 10.1002/smll.202300409
