Немецкие ученые создали робота хирурга в таблетке

«Хирург, которого можно проглотить» — так назвали свое изобретение ученые из Цюрихского института робототехники и интеллектуальных технологий. Специальные приборы, сконструированные на базе нанороботов и «умной» системы, проводят мелкие операции в организме пациента без разрезов. Так, взять биопсию, удалить аппендикс или опухоль, зашить внутренние разрывы (прободение язвы) врачи смогут при помощи небольших капсул, которые пациент проглатывает как таблетку. 

Не секрет, что одной из задач разработчиков биомедицинских методов лечения является создание бескровных способов вмешательства в организм человека, которые не оставляли бы после себя шрамов. И вот теперь усилиями международной группы исследователей под руководством швейцарских специалистов был создан целый класс капсул, при этом каждая разновидность будет выполнять определенную функцию. Изобретение уже справляется практически со всеми патологиями желудочно-кишечного тракта, которые ранее требовали хирургического вмешательства. Революционность разработки состоит в том, что существовавшие до настоящего времени нанороботы были пассивными: камера, внедренная в структуру капсулы, выхватывала лишь фрагменты перед собой, а сама капсула не управлялась извне. 

В противовес этим медицинским роботам капсула-мини-диагност снабжена приспособлениями для самостоятельного передвижения внутри организма, что позволяет устройству закрепляться в конкретном месте или по необходимости возвращаться в определенную точку. Таким образом, врач сможет со всех сторон рассмотреть рану. Эти роботы на ножках, которых руководитель исследования Зольтан Неги сравнивает с насекомыми, будут предназначены для исследования организма и диагностики заболеваний. 

Следующий класс роботов представлен капсулами, которые берут анализы. Подобные таблетки будут использоваться для экспертной оценки состояния внутренних органов. В капсулу будет вмонтирован микрошпатель, который возьмет на анализ требуемый материал и попутно оценит общее состояние окружающей его среды. 

Однако наибольший интерес вызвали капсулы-микрохирурги, оборудованные лазером, с помощью которого робот проводит операцию по удалению или сшиванию клеток и тканей. «Идея создания таблеток-хирургов, безусловно, интересна и привлекает исследователей давно, — рассказал РБК daily биофизик, эксперт Института биологии старения Игорь Артюхов. — Сегодня уже имеются подобные микроаппараты со встроенными камерами, которые используются в качестве диагностических средств. Однако их повсеместного внедрения пока не происходит: слишком филигранен и дорог процесс их производства. Что же говорить про устройства, которые действуют как профессиональные хирурги? Эта инновация появится в лучшем случае лет через десять». 

Однако проблема производства таких капсул в промышленном масштабе состоит еще и в том, как «впихнуть» в одну капсулу объемом несколько кубических миллиметров электронику, которая в норме занимает целую комнату.

Именно в связи с этим биоинженеры создали не одну суперкапсулу, а одновременно несколько таблеток-роботов, каждая из которых выполняет определенные функции: одна проводит анализ, другая транслирует все на монитор, третья зашивает рану, четвертая поставляет к поврежденному участку лекарство. И пациент будет глотать не только «хирурга», но и «диагноста», «анестезиолога» и «фармацевта». А врачи смогут варьировать количество нанокапсул в зависимости от тяжести заболевания. Кроме того, капсулы могут трансформироваться непосредственно внутри организма, конструируясь в более мощную систему, которая обладает сразу несколькими функциями. Самосборка внутри организма стала возможна благодаря внедрению в капсулы магнитного механизма, регулируемого с помощью внешней установки. Таким образом, врач управляет сразу несколькими агентами, компонуя их в зависимости от насущных потребностей. 

«С магнитными полями исследователи должны быть осторожны, — отметил РБК daily кандидат технических наук, доцент МАТИ им. Циолковского Владимир Кузькин. — Атомы человеческого тела по своей природе обладают магнитными свойствами, поэтому воздействие на организм магнитами влияет на здоровье. Слабые магнитные поля определенной частоты используются при лечении болезней суставов и кровеносной системы. А вот слишком сильные магнитные поля высокой частоты губительны для человека. Поэтому технология магнитного управления микророботами должна быть тщательно выверена». Первые капсулы уже прошли испытание в искусственном желудочно-кишечном тракте, справившись с 75% поставленных задач. По мнению экспертов, для пилотного экземпляра такой процент положительного результата не может не радовать. 

«По моему мнению, капсулы-хирурги — это не предел, а переходное звено от традиционной хирургии к нанохирургии. В скором будущем появятся наноагенты не в форме таблеток, а в форме вакцин. Они будут впрыскиваться в кровеносную систему и распространяться сразу по всему организму, а не только по желудочно-кишечному тракту. Таким образом, все операции будут проводиться на клеточном уровне, а болезни — искореняться в зачатке», — предположил Игорь Артюхов. В настоящее время ученые занимаются дальнейшим совершенствованием капсул. Исследователи надеются, что первые капсулы-врачи уже в ближайшем будущем появятся в медицинских центрах Европы.

Екатерина Люльчак