Robert Klatt
Ein neuer Miniroboter kann sich gezielt im Körper des Menschen fortbewegen. In Zukunft soll das System Medikamente zielgenau platzieren.
Stuttgart (Deutschland). Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme (MPI-IS) haben einen Miniroboter entwickelt, der sich gezielt durch den menschlichen Körper bewegen kann. Andere Softroboter können zwar auch kabellos komplexe Umgebungen bewältigen, waren aber noch nicht dazu in der Lage, auf unstrukturierten dreidimensionalen Oberflächen anzuhaften und dort längere Zeit zu verbleiben.
Laut ihrer Publikation im Fachmagazin Science Advances mussten die Forscher deshalb eine neue Technik entwickeln, die es ihrem 3,7 mm langen, 1,5 mm breiten und 150 Mikrometer (μm) dünnen Roboter ermöglicht, sich auf unterschiedlichen Oberflächen fortzubewegen und auf ihren anzuhaften. Zudem muss der Roboter seine Position auch dann halten können, wenn über ihn Flüssigkeiten gespült werden.
Problematisch war bei der Entwicklung dieser Fortbewegungsmethode war vor allem, dass der Roboter sich an menschlichem Gewebe festhalten können muss, ohne das Gewebe dabei zu beschädigen. Außerdem muss der Roboter seine Haftung wieder verlieren können, wenn er im Körper nicht mehr benötigt wird.
Gelöst haben die Forscher dieses Problem mit einer Fortbewegungsmethode, die der einer kleinen Raupe ähnelt. In bestimmten Situationen bewegen sich diese Insekten nur mit ihren Körperenden. Ein Körperende wird dabei zur Bewegung genutzt, während die Füße des anderen Körperendes die Raupe an der Oberfläche festhalten oder lösen.
Der Softroboter des MPI-IS nutzt statt mechanischer Füße dazu an beiden Ende sogenannte Mikro-Spikes. Diese können Schleimschichten im Körper durchdringen und so den Roboter fixieren. Die Verwendung des Bioadhäsionsstoffes Chitosan auf Basis von Chitin verstärkt die Haftung zusätzlich. Der Miniroboter kann sich somit dauerhaft auf nassen Oberflächen festhalten. Überdies führten die Forscher weitere Experimente mit alternativen Füßen durch, die sich für trockene Oberflächen eignen.
Die gezielten Fortbewegung des Roboters erfolgt über ein externes Magnetfeld, das den elastischen ferromagnetischen Roboter steuert. Es ist somit möglich, dessen Struktur beliebig zu verformen und in Bewegung zu versetzen. Ablösen lässt sich der Roboter durch eine gezielte Rotation im Körper.
Bisher wurde der Roboter mit der Lunge und dem Verdauungstrakt eines Schweins erprobt. In diesen Versuchen konnte der Roboter seine Zielposition erreichen und sich dort fixieren. Dabei konnte der Roboter Objekte mit bis zum 20-fachen des eigenen Gewichtes durch den Körper transportieren. Laut den Entwicklern könnte das System in Zukunft präzise Medikamente im Körper zum Zielort bringen. Zudem ist es denkbar, dass der Roboter Biopsien durchführt.
Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.abn3431
