سال‌هاست که علم در حال بررسی ایده قرار دادن ربات‌های کوچک در داخل بدن انسان برای دستیابی به اهدافی مانند رساندن دارو به مکان‌های خاص و انجام جراحی برای چاپ سه بعدی در داخل بافت‌های زنده و ساخت دستگاه‌های پزشکی شناور در جریان خون بوده است. ما حتی ایده کپسول هایی را شنیده ایم که برای حل مشکلاتی مانند یبوست مزمن در روده می لرزند. اما بدن انسان همیشه به خوبی با اجسام خارجی سازگار نمی شود، به خصوص زمانی که این اجسام ترکیبی از مدارهای الکترونیکی باشند!
برای حل این ناسازگاری، کارشناسان دانشگاه هاروارد و دانشگاه تافتس، ربات‌های زیستی را طراحی کرده‌اند که از سلول‌های استخراج‌شده از نای انسان ساخته می‌شوند. این ربات‌های زیستی کوچک که انتروبات نامیده می‌شوند، می‌توانند روی سطوح حرکت کنند و به رشد سلول‌های عصبی کمک کنند، اما تاکنون این پیشرفت‌ها فقط در ظروف آزمایشگاهی دیده شده است. اندازه این ربات ها به نازکی موی انسان یا نوک یک مداد نوک تیز است.
هر آنتروبوت برای انجام وظایف خاصی در بدن انسان بر اساس عملکرد منحصر به فرد سلول های خود و نوع همکاری آنها طراحی شده است. این یک پیشرفت قابل توجه است و با توجه به پتانسیل چند منظوره آنها، دانشمندان امیدوارند که در آینده نزدیک بتوان انتروبات ها را در مناطق مورد نظر بدن مستقر کرد و برای بازسازی، بهبود و درمان بیماری ها استفاده کرد.
انسان‌ها یک مشکل بحرانی را حل می‌کنند
ایده انسان ربات ها بسیار نوآورانه به نظر می رسد و این ربات های کوچک زیستی می توانند یکی از مهم ترین عوارض علم پزشکی را حل کنند. تیم تحقیقاتی می‌گوید این روبات‌ها به سلول‌های تخصصی یا دستکاری ژنتیکی نیاز ندارند و با برنامه‌ریزی مجدد نحوه تعاملشان، می‌توانند تشکیل توده‌های چند سلولی را تحریک کنند، فرآیندی که تا حدودی شبیه آجرهای متحرک برای ساختن ساختارهای مختلف است.
علاوه بر این، انتروبات‌ها توانستند به روش‌های مختلف روی سطح نورون‌های انسانی در یک ظرف آزمایشگاهی حرکت کنند. آنها می توانند رشد جدید را تحریک کنند، که شبیه ترمیم بریدگی های ایجاد شده با خراش دادن لایه سلولی است. مایکل لوین، مدیر مرکز کشف آلن در دانشگاه تافتس می گوید:
ما اکنون در حال بررسی مکانیسم بهبود زخم هستیم و می‌پرسیم: این ساختارهای بیولوژیکی چه کار دیگری می‌توانند انجام دهند؟
اما همانطور که در بالا ذکر شد، ترکیب بیومواد در انتروبات مشکل حیاتی رد این ربات ها توسط بدن را حل می کند. در علم پزشکی اغلب اتفاق می افتد که هرگاه جسم خارجی وارد سیستم بدن ما شود، پاسخ ایمنی بدن انسان برای خنثی کردن تهدید فعال می شود. گاهی پزشکان برای حل این مشکل مجبورند از داروهای سرکوب کننده سیستم ایمنی استفاده کنند که به نوبه خود عوارض و خطرات زیادی دارد.
اما از آنجایی که آنها بر اساس سلول های انسانی ساخته شده اند، آنتروبات ها می توانند کار خود را با کمترین مقاومت بدن انجام دهند. علاوه بر این، آنها هیچ خطر آلودگی ندارند زیرا نمی توانند خارج از بدن انسان زنده بمانند و فقط می توانند در شرایط آزمایشگاهی بسیار تخصصی رشد کنند. علاوه بر این، هیچ خطر اضافی جهش یا تولید مثل که باعث آسیب شود وجود ندارد.
آینده انتروبات ها
آنتروبات ها علاوه بر سازگاری بیشتر با سیستم بدن انسان، مزیت اساسی دیگری نیز ارائه می دهند که انعطاف پذیری اساسی و سهولت ایجاد آن است. با ترکیب ویژگی های مختلف سلول های مختلف، انتروبات ها را می توان برای انجام وظایف مختلف در بدن انسان یا کمک به ساخت بافت های مصنوعی در آزمایشگاه طراحی کرد. بیایید با التیام زخم شروع کنیم. تیم تحقیقاتی تاکید می کند که تولید هزاران انتروبات آسان است.
برای بررسی تاثیر انتروبات ها بر بهبود زخم، تیم تحقیقاتی از مدلی استفاده کردند که از لایه ای از نورون های مشتق شده از سلول های بنیادی انسانی تشکیل شده بود. آنها سپس اقدام به “کبودی” سطح با یک میله فلزی کردند تا آن را بغلطند و در نتیجه شکاف سلولی ایجاد شود. سپس، گروهی از انتروبات‌های مژک‌دار (برای نگه‌داشتن آنها در جای خود) برداشتند و دریافتند که ربات‌ها “رشد مجدد قابل توجهی” را در سلول‌ها تحریک می‌کنند. انتروبات ها با موفقیت نشان داده اند که می توانند به طور موثر بافت عصبی انسان زنده را ترمیم کرده و با ایجاد یک پل عصبی در محل آسیب دیده آن را التیام بخشند.
فراتر از تعمیر تلفن همراه، تیم اکنون در حال بررسی ایده های بلندپروازانه تری است. برخی از این ایده ها شامل استفاده از انتروبات ها برای از بین بردن رسوبات پلاک در شریان های بیماران مبتلا به آترواسکلروز است. علاوه بر این، محققان در تلاشند تا دریابند که آیا این ربات‌های زیستی می‌توانند نخاع را ترمیم کنند، آسیب شبکیه را برای بازگرداندن بینایی ترمیم کنند، داروها را به بافت‌های هدف تحویل دهند و حتی سلول‌های سرطانی را شناسایی کنند. روش کار شامل این است که این ربات‌های بیولوژیکی از طریق تزریق یا روش‌های مشابه به بدن وارد می‌شوند و اجازه انجام کارهای از پیش برنامه‌ریزی شده خود را می‌دهند.
منشا ایده ربات
محققان در طول تحقیقات و آزمایش خود در آزمایشگاه مشاهده کردند که انتروبات ها را می توان در شکل ها و اندازه های مختلف تولید کرد که هر کدام از آنها الگوهای حرکتی متفاوتی را نشان می دهند. برخی از آنها به کوچکی 30 میکرومتر بودند، در حالی که بزرگترین آنها به کوچکی 0.5 میلی متر بودند. از نظر شکل، برخی شبیه به توپ های فوتبال با رشد اندک زائده های موم مانند به نام مژک برای کمک به حرکت بودند. برخی کروی با رشد یکنواخت مژک در سراسر سطح خود و برخی دیگر فقط در یک طرف رشد می کردند.
با این حال، شباهتی نیز در حرکت این ربات های زیستی کوچک مشاهده شد. برخی به سادگی ارتعاش می کردند و برخی دیگر یک مسیر دایره ای را دنبال می کردند یا در یک خط مستقیم حرکت می کردند. از نظر طول عمر، به طور متوسط، انتروبات ها می توانند تا دو ماه در شرایط آزمایشگاهی زنده بمانند. علاوه بر این، شایان ذکر است که در پایان عمر مفید آنها به طور طبیعی تجزیه می شوند.
کاری که با آنتروبات‌ها انجام می‌شود تقریباً مشابه کاری است که متخصصان دانشگاه ورمونت، مرکز کشف آلن در دانشگاه تافتس و موسسه مهندسی زیستی الهام‌گرفته از طبیعت در دانشگاه هاروارد انجام می‌دهند. در سال 2021، تیم فوق الذکر ساخت اولین ربات های زنده خود را با کمک سلول های قورباغه اعلام کرد. واژه زنوبات از «Xenopus laevis» گرفته شده است که نوعی قورباغه آفریقایی است. در واقع سلول های بنیادی مورد نیاز این پروژه از جنین این قورباغه به دست آمد. محققان خاطرنشان کردند که روش تولید مثل این ربات‌های زیستی خود-تکثیر شونده دست‌ساز بی‌سابقه است.
