Innovation

Winziger Roboter könnte Medikamente gezielter platzieren

Ein kleiner Roboter soll Behandlungen künftig noch schonender machen. Er ist flexibel einsetz- und von außen steuerbar.

Nur vier Millimeter ist der Silikonstreifen lang, der den Roboterkörper bildet. (Foto: MPI für Intelligente Systeme)

Nur vier Millimeter ist der Silikonstreifen lang, der den Roboterkörper bildet. (Foto: MPI für Intelligente Systeme)

Seine Beweglichkeit macht diesen weichen Milliroboter einzigartig: Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme in Stuttgart haben einen magnetisch gesteuerten Kleinstroboter entwickelt, der krabbeln, schwimmen, springen und Lasten tragen kann. Er könne womöglich irgendwann kabellos Medikamente im menschlichen Körper genau dort platzieren, wo sie gebraucht werden, berichtet das Forscherteam im Fachjournal Nature.

Inspirationen holten sich die Experten nach eigenen Angaben in der Natur, von Käferlarven, Raupen und sogar Quallen. Während andere Kleinstroboter auf unwegsamen Terrain rasch an Grenzen stoßen, könne das Stuttgarter Modell leicht seinen Fortbewegungsmodus ändern: eben krabbelnd, dann rollend oder schwimmend. Vier Millimeter klein ist er, flach wie ein rechteckiges Blatt Papier und geformt aus weichem, elastischem Polymer, so die dpa.

Gesteuert durch magnetische Partikel

Gesteuert wird der Roboter über ein externes Magnetfeld. In der Polymerschicht des Roboters wiederum sind magnetische Partikel eingebettet, ähnlich wie Rosinen in einen Kuchenteig. So können die Forscher die Form von außen verändern und den Roboter bewegen. Er kann laufen oder rollen, über Hindernisse springen, durch enge Röhren krabbeln und auf oder in einer Flüssigkeit schwimmen, wie die Forscher berichteten.

Objekte greifen, transportieren und sie zielgerichtet ablegen, könne er ebenfalls, hieß es. „Wir wollen ihn bei minimalinvasiven Eingriffen am Patienten einsetzen“, sagte Metin Sitti, Direktor der Abteilung für Physische Intelligenz, „entweder, indem der Patient den Roboter schluckt oder wir ihn durch eine kleine Öffnung in der Haut in den Körper einführen.“ Von dort könne sich der Roboter dann durch den Verdauungstrakt bewegen oder durch die Blase, oder bis zum Herz.

Das von Metin Sitti ins Leben gerufene Physical Intelligence Department habe sich zum Ziel gesetzt, die Grundlagen von Designs, Fortbewegung, Wahrnehmung, Lernfähigkeit und Kontrolle einzelner sowie vieler kleinformatiger, mobiler Soft- und Smart-Material Roboter zu ergründen, so das Max-Planck-Institut.

Anwendungen in der Gesundheitsvorsorge

Die Intelligenz solcher Roboter beruhe hauptsächlich – aber nicht ausschließlich – auf ihrer physikalischen Bauart, dem Material, der Entwicklung, ihrer Anpassungsfähigkeit und ihrer Selbstorganisation, aber auch auf der „Computational Intelligence“. „Diese Methoden der physischen Intelligenz sind unerlässlich für kleinformatige, Milli- und Mikro-Roboter, insbesondere aufgrund ihrer durch die geringe Größe beschränkten integrierten Rechenleistung, Antrieb, Energieversorgung, Wahrnehmung und Kontrollfähigkeit“, so das Institut. Solch neuartige, kleinformatige Robotersysteme hätten möglicherweise große Auswirkungen auf Anwendungen im Bereich Gesundheitsvorsorge, Bio-Engineering, Produktion, Inspektion und Umweltüberwachung.

Bis solche Systeme in der Medizin geläufig sein könnten, seien allerdings noch große Herausforderungen zu bewältigen. So muss das Team beweisen, dass sich der Milliroboter auch durch den menschlichen Körper steuern lässt. Doch die Forscher sind zuversichtlich, dass sie diese Hürden nehmen können. „Bis jetzt testeten die Forscher den Milliroboter nur in einer synthetischen Magenattrappe und in Hühnchenfleischgewebe.“ Sittis Team, bestehend aus Wenqi Hu, Guo Zhan Lum und Massimo Mastrangeli, gelang es, den Milliroboter durch diese Umgebung zu steuern. Mit Ultraschall überprüften sie, wo genau der Roboter sich seinen Weg bahnte.

An unerreichbare Stellen

Die Hoffnung sei bei allen Forschern groß, dass ihr Roboter eines Tages zum Standard im Gesundheitswesen werde, und dass nicht-kabelgebundene, mobile Roboter eine Revolution der Forschung im Bereich der minimalinvasiven Chirurgie einläuten werden. Mittels solcher Milliroboter hätte ein Chirurg nämlich direkten Zugang und die genaue Kontrolle in schwer zugänglichen Bereichen des Körpers. „Ohne chirurgischen Eingriff ist es in vielen Bereichen des Körpers aktuell nicht möglich, sich Zugang zu verschaffen. Unser Ziel ist es, mit unserem weichen Milliroboter diese Regionen nicht-invasiv erreichbar zu machen, um eine Diagnose erstellen und eine Therapie vornehmen zu können“, so Sittis Zukunftsvision.

 

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