رباتهای ریزشناگر هوشمند: انقلاب در درمان باروری و دارورسانی هدفمند

رباتهای ریزشناگر هوشمند انقلاب در درمان باروری و دارورسانی هدفمند, تیمهای پژوهشی در حال توسعه رباتهای ریزشناگر کوچک هستند که الهامگرفته از ساختار سلولهای باکتریایی و اسپرم، میتوانند آینده پزشکی را در حوزههای باروری و انتقال دارو دگرگون کنند. این دستگاههای خرد، با بهرهگیری از هوش مصنوعی، قابلیت ناوبری در مایعات پیچیده بدن انسان را دارا هستند.

چالش حرکت جمعی در محیطهای بیولوژیکی ابرو دمیر، استادیار مهندسی مکانیک در دانشگاه لیهای، توضیح میدهد که درک نحوه حرکت این ریزشناگرها در مایعات بیولوژیکی — بهویژه در حالت جمعی — برای کاربردهای بالینی حیاتی است.

او اشاره میکند ما میدانیم موجودات زنده در گروهها بهینهتر حرکت میکنند، مانند پرندگان در قالب V، اما استراتژی ایدهآل برای خوشههای رباتیک در مقیاس ریز، همچنان ناشناخته است. هوش مصنوعی و یادگیری تقویتی در کنترل حرکت رباتهای آزمایشی با ابعاد ۱۰ تا ۲۰ سانتیمتری، مجهز به ریزکنترلگرها و الگوریتمهای یادگیری تقویتی هستند.

این سیستمها در مایعات غیر نیوتنی — شبیه به خون و سایر سیالات بدن — تست میشوند که ویسکوزیته متغیری دارند. مغز هوش مصنوعی هر ربات، به طور مداوم حرکات را تحلیل کرده و شکل بدنه را برای حداکثر کارایی تطبیق میدهد. این مکانیزم به رباتها اجازه میدهد تا به صورت خودکار فاصله، سرعت و الگوی شنا را در پاسخ به همسایگان و محیط اطراف تنظیم کنند، تا بهترین ترکیب جمعی برای پیشرفت سریع و کمانرژی کشف شود.

افاق بالینی از درمان باروری تا شیمیدرمانی هدفمند هدف نهایی، استقرار این ریزشناگرها در جریان خونی برای انجام ماموریتهای دقیق است.

کاربردهای بالقوه شامل تحویل مستقیم داروهای شیمیدرمانی به تومورها بدون عوارض سیستمی حذف لختههای خونی بدون نیاز به رقیقکنندههای خون یاریرسانی به اسپرمهای دارای تحرک کم در روشهای باروری کمکی دمیر تأکید میکند در مواردی که اسپرم کیفیت ژنتیکی مطلوب دارد اما دُم آن ناخالص یا ضعیف است، شناگرهای رباتیک میتوانند به عنوان ناقل حیات، آن را به سمت تخمک راهنمایی کنند. این پژوهش با حمایت جایزه CAREER بنیاد ملی علوم (NSF) ادامه دارد و دمیر بیان میکند هدف من به کارگیری مهندسی برای رفاه بشر است.