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Un robot rectangulaire aussi minuscule que quelques cheveux humains, peut se déplacer dans un côlon en faisant des sauts arrière, ont démontré les ingénieurs de l’université de Purdue sur des modèles animaux vivants. Pourquoi les back flips ? Parce que le but est d’utiliser ces robots pour transporter des médicaments chez les humains, dont les côlons et autres organes ont un terrain accidenté. Les flips latéraux fonctionnent également.

Un microrobot transporte des médicaments 

Pourquoi un robot à retournement arrière pour transporter des médicaments ? Le fait d’amener un médicament directement à son site cible, pourrait éliminer les effets secondaires, tels que la perte de cheveux ou les saignements d’estomac, que le médicament pourrait autrement provoquer en interagissant avec d’autres organes en cours de route.

Cette étude, est la première démonstration d’un microrobot qui passe par un système biologique in vivo. Comme il est trop petit pour transporter une batterie, ce microrobot est alimenté et contrôlé sans fil de l’extérieur par un champ magnétique.

« Lorsque nous appliquons un champ magnétique externe rotatif à ces robots, ils tournent comme le ferait un pneu de voiture sur un terrain accidenté », a déclaré David Cappelleri, professeur associé de génie mécanique à Purdue. « Le champ magnétique pénètre également en toute sécurité dans différents types de milieux, ce qui est important pour l’utilisation de ces robots dans le corps humain ».

Les chercheurs ont choisi le côlon pour les expériences in vivo parce qu’il a un point d’entrée facile – et qu’il est très désordonné. « Déplacer un robot autour du côlon, c’est comme utiliser le tapis roulant d’un aéroport pour se rendre plus rapidement à un terminal. Non seulement le sol bouge, mais aussi les gens autour de vous », a déclaré Luis Solorio, professeur assistant à la Weldon School of Biomedical Engineering de Purdue.

Il se déplace dans des conditions difficiles

« Dans le côlon, vous avez tous ces fluides et matériaux qui suivent le même chemin, mais ce robot se déplace dans la direction opposée. Ce n’est pas un voyage facile ». Mais ce microrobot magnétique peut se déplacer avec succès dans le côlon malgré des conditions difficiles, comme l’ont montré les expériences des chercheurs.

L’équipe a mené les expériences in vivo dans le côlon de souris vivantes sous anesthésie, en insérant le microrobot dans une solution saline par le rectum. Ils ont utilisé un équipement à ultrasons pour observer en temps réel la façon dont ce microrobot se déplaçait. Les chercheurs ont découvert que les microrobots pouvaient également fonctionner dans des colons excisés de porcs, qui ont des intestins similaires à ceux des humains.

Le laboratoire de Solorio a testé la capacité de ce microrobot à transporter et à libérer des médicaments dans un flacon de solution saline. Les chercheurs ont recouvert ce microrobot d’un faux médicament fluorescent, que le microrobot a transporté avec succès dans toute la solution dans un mouvement de culbute avant qu’il ne se diffuse lentement de son corps une heure plus tard.

« Nous avons réussi à obtenir une libération contrôlée du médicament. Cela signifie que nous pouvions potentiellement diriger ce microrobot vers un endroit du corps, le laisser là, puis laisser le médicament sortir lentement. Et comme ce microrobot est recouvert d’une couche de polymère, le médicament ne serait pas livré, avant d’avoir atteint l’endroit visé », a déclaré M. Solorio.

Il pourrait faire des coloscopies et recueillir des tissus

Les microrobots magnétiques, fabriqués à bas prix en polymère et en métal, sont non toxiques et biocompatibles, a montré cette étude. Le groupe de recherche de Cappelleri a conçu et construit chacun de ces robots, en utilisant les installations du centre de nanotechnologie Birck dans le parc de découverte de Purdue.

Les chercheurs pensent que ces microrobots pourraient servir d’outils de diagnostic en plus des véhicules d’administration de médicaments. « D’un point de vue diagnostique, ces microrobots pourraient éviter le besoin de coloscopies en aidant à recueillir des tissus. Ou ils pourraient livrer des charges utiles sans avoir à faire le travail de préparation nécessaire aux coloscopies traditionnelles », a déclaré Craig Goergen, professeur à Purdue.

Vous pouvez voir ces petits robots en action dans la vidéo ci-dessous.

Cette recherche a été publiée dans Micromachines.

Source : Purdue University
Crédit photo : StockPhotoSecrets