พบกับหุ่นยนต์ไมโครไฮบริด: หุ่นยนต์ขนาดเล็กที่สามารถนำทางในสภาพแวดล้อมทางสรีรวิทยาและจับเซลล์เป้าหมายที่เสียหาย

เทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมนี้ได้รับการพัฒนาโดย Prof. Gilad Yossifon จาก School of Mechanical Engineering and Department of Biomedical Engineering ที่ Tel Aviv University และทีมงานของเขา ได้แก่ Dr. Yue Wu นักวิจัยหลังปริญญาเอก และ Sivan Yakov นักศึกษา ร่วมกับ Dr. Afu Fu นักวิจัยหลังปริญญาเอกจาก Technion, Israel Institute of Technology งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสารAdvanced Science ศ.กิลาด ยศสิฟอน อธิบายว่าไมโครโรบ็อต (บางครั้งเรียกว่าไมโครมอเตอร์หรืออนุภาคแอคทีฟ) เป็นอนุภาคสังเคราะห์ขนาดเล็กขนาดเซลล์ชีวภาพ ซึ่งสามารถเคลื่อนที่จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งและดำเนินการต่างๆ ได้ (เช่น การรวบรวมสารสังเคราะห์หรือชีวภาพ สินค้า) โดยอัตโนมัติหรือผ่านการควบคุมจากภายนอกโดยผู้ปฏิบัติงาน ศ.ยศสิฟอน กล่าวว่า "การพัฒนาความสามารถของหุ่นยนต์ขนาดเล็กในการเคลื่อนที่แบบอิสระนั้นได้รับแรงบันดาลใจจากนักว่ายน้ำขนาดเล็กทางชีวภาพ เช่น แบคทีเรียและเซลล์สเปิร์ม ซึ่งเป็นพื้นที่แห่งนวัตกรรมของการวิจัยที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว โดยใช้ประโยชน์ได้หลากหลายใน เช่นการแพทย์และสิ่งแวดล้อม รวมทั้งเป็นเครื่องมือในการวิจัย" ในการสาธิตความสามารถของหุ่นยนต์ขนาดเล็ก นักวิจัยใช้มันเพื่อจับเลือดเซลล์เดียว เซลล์มะเร็ง และแบคทีเรียเพียงตัวเดียว และแสดงให้เห็นว่าหุ่นยนต์สามารถแยกความแตกต่างระหว่างเซลล์ที่มีความมีชีวิตในระดับต่างๆ เช่น เซลล์ที่แข็งแรง เซลล์ได้รับความเสียหายจากยา หรือเซลล์ที่กำลังจะตายหรือตายในกระบวนการ 'ฆ่าตัวตาย' ตามธรรมชาติ (ความแตกต่างดังกล่าวอาจมีความสำคัญ เช่น เมื่อพัฒนายาต้านมะเร็ง) หลังจากระบุเซลล์ที่ต้องการแล้ว หุ่นยนต์ ขนาดเล็กก็จับเซลล์นั้นและย้ายเซลล์ไปยังตำแหน่งที่สามารถวิเคราะห์เพิ่มเติมได้ นวัตกรรมที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือความสามารถของไมโครโรบ็อตในการระบุเซลล์เป้าหมายที่ไม่ได้ติดฉลาก ไมโครโรบ็อตจะระบุประเภทของเซลล์และสภาวะของเซลล์ (เช่น ระดับสุขภาพ) โดยใช้กลไกการตรวจจับในตัวตาม เซลล์' ศ.ยศสิฟอน: "การพัฒนาใหม่ของเราทำให้เทคโนโลยีก้าวหน้าอย่างมีนัยสำคัญใน 2 ด้านหลัก ได้แก่ การขับเคลื่อนแบบไฮบริดและการนำทางด้วยกลไก 2 แบบที่แตกต่างกัน คือ ไฟฟ้าและแม่เหล็ก นอกจากนี้ ไมโครโรบ็อตยังมีความสามารถในการระบุและจับเซลล์เดียวได้ดีขึ้น โดยไม่ต้องติดแท็กสำหรับการทดสอบในท้องถิ่นหรือการดึงข้อมูลและการขนส่งไปยังเครื่องมือภายนอก งานวิจัยนี้ ดำเนินการเกี่ยวกับตัวอย่างทางชีวภาพในห้องปฏิบัติการสำหรับการทดสอบในหลอดทดลอง ทำงานภายในร่างกาย เช่น เป็นพาหะนำยาที่มีประสิทธิภาพที่สามารถนำทางไปยังเป้าหมายได้อย่างแม่นยำ" นักวิจัยอธิบายว่ากลไกการขับเคลื่อนแบบไฮบริดของหุ่นยนต์ขนาดเล็กมีความสำคัญเป็นพิเศษในสภาพแวดล้อมทางสรีรวิทยา เช่น ที่พบในชิ้นเนื้อที่เป็นของเหลว "ไมโครโรบ็อตที่ทำงานโดยใช้กลไกการนำไฟฟ้ามาจนถึงขณะนี้ไม่มีประสิทธิภาพในบางสภาพแวดล้อมที่มีลักษณะการนำไฟฟ้าค่อนข้างสูง เช่น สภาพแวดล้อมทางสรีรวิทยา ซึ่งไดรฟ์ไฟฟ้ามีประสิทธิภาพน้อยกว่า ซึ่งเป็นที่ที่กลไกแม่เหล็กเสริม เข้ามามีบทบาทซึ่งมีประสิทธิภาพมากโดยไม่คำนึงถึงการนำไฟฟ้าของสภาพแวดล้อม" ศ.ยศสิฟอน สรุป: "ในงานวิจัยของเรา เราได้พัฒนานวัตกรรมหุ่นยนต์ขนาดเล็กที่มีความสามารถสำคัญที่ช่วยสนับสนุนในด้านนี้: การขับเคลื่อนแบบไฮบริดและการนำทางผ่านการผสมผสานระหว่างสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก ตลอดจนความสามารถในการระบุ จับ และ ขนส่งเซลล์เดียวจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งในสภาพแวดล้อมทางสรีรวิทยาความสามารถเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการใช้งานที่หลากหลายเช่นเดียวกับการวิจัย นอกจากนี้ เทคโนโลยีจะสนับสนุนด้านต่างๆ ต่อไปนี้: การวินิจฉัยทางการแพทย์ในระดับเซลล์เดียว การแนะนำ ยาหรือยีนเข้าสู่เซลล์, การตัดต่อพันธุกรรม, การนำพายาไปยังปลายทางภายในร่างกาย, การทำความสะอาดสิ่งแวดล้อมจากอนุภาคมลพิษ, การพัฒนายา, และการสร้าง 'ห้องปฏิบัติการบนอนุภาค'-- ห้องปฏิบัติการด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่ออกแบบมาเพื่อดำเนินการวินิจฉัยในสถานที่ที่อนุภาคขนาดเล็กเท่านั้นที่เข้าถึงได้"