Bayangkan didorong ke ruang operasi tempat tim bedah Anda menunggu – ahli bedah, ahli anestesi , dan … robot kepiting kecil.
Ilmuwan Universitas Northwestern telah membuat robot kepiting super kecil yang suatu hari nanti dapat melakukan tugas bedah rumit – memasuki tubuh Anda untuk menjahit arteri kecil yang pecah , membersihkan arteri yang tersumbat , atau melacak tumor kanker.
Kepiting peekytoe berkaki enam dengan lebar setengah milimeter, yang dijelaskan dalam Science Robotics edisi terbaru , adalah robot berjalan terkecil yang dikendalikan dari jarak jauh di dunia. Itu dapat menekuk, memutar, berjalan, dan melompat dan dioperasikan menggunakan laser yang dikendalikan dari jarak jauh.
Ini adalah salah satu kemajuan terbaru dalam penelitian selama satu dekade yang bertujuan untuk membuat mesin mini untuk melakukan pekerjaan praktis di tempat yang sulit dijangkau. Crustacea sintetik ini dan “robot mikro” lainnya mungkin membantu tim bedah lebih cepat dari yang Anda kira, berkat kemajuan dalam robotika dan ilmu material. Tapi apa yang harus terjadi sebelum masa depan ini menjadi kenyataan?
Pembuatan Robot Kepiting
Membuat kepiting robot seukuran kutu “cukup sederhana,” kata insinyur bioelektronik John Rogers , PhD, yang memimpin penelitian tersebut. “Ini terdiri dari tiga jenis bahan: polimer, paduan memori bentuk, dan kaca.”
Polimer, bahan seperti plastik, digunakan dalam mikroelektronika. Komponen kedua, paduan logam memori bentuk, diikat dengan polimer untuk membentuk sambungan dan kaki. Komponen ketiga adalah lapisan kaca tipis yang diaplikasikan pada seluruh bagian luar tubuh robot.
“Kaca menyediakan kerangka luar. Ini memberi kekakuan pada keseluruhan tubuh robot, ”kata Rogers.
Operator robot mengarahkan laser ke tempat tertentu pada kepiting, memicu mekanisme termal yang membuat robot bergerak.
“Dengan menyinari anggota tubuh tertentu, kita dapat membuat gaya berjalan tertentu,” kata Rogers, menjelaskan bahwa panas “membuka” kepiting. Saat robot mendingin, ia kembali ke bentuk aslinya. Melipat dan membuka ini menciptakan daya gerak – kepiting berjalan.
Rogers memuji murid-muridnya karena memilih kepiting – mereka menyukai caranya bergeser ke samping – tetapi dia mengatakan makhluk apa pun mungkin bisa dibuat lebih kecil.
Bagaimana Kita Akan Menggunakan Robot Kecil dalam Kedokteran?
Sementara Rogers ragu-ragu untuk menjual penggunaan medis tertentu terlalu keras, aplikasi bedah tampaknya paling menjanjikan untuk teknologi ini. Untuk digunakan jauh di dalam tubuh manusia, Rogers berkata, “Anda mungkin menginginkan perenang – seperti ikan. Ada kelompok lain yang menangani perenang.”
Renee Zhao , PhD, asisten profesor teknik mesin di Universitas Stanford, adalah salah satu ilmuwan tersebut. Dalam artikel Nature Communications yang baru , dia dan rekan-rekannya melaporkan tentang “milirobot origami amfibi nirkabel berkemampuan pemintalan” mereka. (Katakan itu lima kali dengan cepat.)
Robot mini – lebih dekat dengan ukuran ujung jari – terlihat seperti silinder kecil dan menampilkan pola yang terinspirasi dari origami yang berputar dan melengkung. Ia meluncur melalui cairan kental dan di atas permukaan dan massa yang licin (seperti organ manusia), berguling, membalik, dan berputar dengan bantuan magnet jarak jauh. Melipat dan membuka silinder berfungsi sebagai mekanisme pemompaan dan dapat digunakan untuk penghantaran obat cair yang ditargetkan. Mungkin, misalnya, membawa obat-obatan ke dalam tubuh untuk membantu menghentikan pendarahan internal , kata Zhao.
“Kami meningkatkan sistem dengan lebih memperkecil ukurannya untuk aplikasi biomedis di lingkungan yang lebih sempit seperti di pembuluh darah,” katanya.
Dalam makalah mereka, Zhao dan rekan penulisnya juga mencatat bahwa kamera mini dan forsep mini dapat dimasukkan ke dalam milirobot untuk melakukan prosedur endoskopi dan biopsi , yang secara teori mungkin memiliki risiko yang lebih kecil bagi pasien daripada teknik saat ini.
Tapi ada banyak trial and error selama tahap desain robot, kata Zhao.
“Bagian tersulit adalah memiliki performa renang yang optimal,” katanya, karena massa jenis robot harus sangat dekat dengan massa jenis cairan yang “berenang” di dalamnya.
Apa berikutnya
Saat ini, robot amfibi Zhao masih dalam tahap uji coba sebelum pengujian pada hewan. Jika melewati rintangan itu, maka akan dipelajari dalam uji klinis pada manusia.
Itu berarti kemungkinan akan memakan waktu bertahun-tahun sebelum silinder renang – atau kepiting robot, dalam hal ini – membantu tim bedah jantung atau menjahit organ.
“Ini adalah pekerjaan eksplorasi tahap awal,” kata Rogers. “Kami mencoba untuk memperkenalkan ide-ide sebagai bagian dari komunitas peneliti yang lebih luas yang mengejar teknologi mikro-robot, dengan harapan seiring berjalannya waktu, teknologi ini pada akhirnya akan mengarah pada penggunaan klinis praktis untuk tujuan pembedahan. Ini adalah titik awal.