Роботы спасают носорогов

У находящегося под угрозой исчезновения северного белого носорога может появиться больше шансов благодаря партнерству между Калифорнийским университетом Сан-Диего и Сан-Диего Zoo Global.

Поскольку в мире осталось всего две северных белых носорога , каждая из которых - женщина, ученые мчатся на часах, чтобы спасти вид от грани исчезновения. Десятилетия браконьерства и утраты мест обитания привели к их резкому сокращению. Надежда на их выживание теперь зависит от способности ученых разрабатывать инновационные методы для заселения видов.

Введите гибкого змееподобного робота, который мог бы облегчить зоологам искусственное осеменение и перенос эмбрионов на носорогов. Это тот тип инструмента, который исследователи из Сан-Диего Глобал и роботологи из Сан-Диего объединили для создания. В настоящее время они ищут краудфандинг, чтобы помочь спроектировать и построить робота.

«По сути, это длинный тонкий катетер, через который можно пройти через шейку носорога, чтобы доставить образец в матку», - сказал Майкл Йип, профессор электротехники и вычислительной техники в Калифорнийском университете в Сан-Диего.

Поначалу это может показаться простым, но навигация по репродуктивной анатомии женского носорога невероятно сложна. «Шейка носорога очень большая и извилистая», - говорит Барбара Даррант, которая является директором репродуктивных наук Хеншоу в San Diego Zoo Global. Он имеет ряд поворотов как крутые повороты на крутой горной дороге. Это продолжается от 8 до 12 дюймов. Добавьте к этому довольно длинное влагалище плюс тело матки, ведущее к маточному рогу, и это составляет в общей сложности до 27 дюймов анатомии носорога, которую необходимо пройти, прежде чем отложить сперму или эмбрион.

Чтобы пробиться через этот лабиринт, команда Дарранта в настоящее время использует катетер из нержавеющей стали диаметром 5 миллиметров с изгибом в 45 градусов на конце. Они должны провести это через шейку носорога вручную. «Это сложно и требует небольшого количества манипуляций, чтобы мягко договориться об этом, чтобы не повредить ткани шейки матки», - сказал Даррант.

Этот метод до сих пор работал для искусственного оплодотворения. Это обычно выполняется, когда уровень эстрогена самки носорога высок, что заставляет ее шейную ткань размягчаться и открываться.

Но становится еще сложнее, когда исследователи должны перенести эмбрион. Эта процедура обычно проводится позже в цикле носорога, когда уровень прогестерона в ней высокий. Это заставляет ее шейку матки застывать и закрываться. «Таким образом, мы не можем использовать что-нибудь жесткое», - сказал Даррант.

Решение, которое Даррант и ее команда искали, оказалось всего в 30 милях. В Калифорнийском университете в Сан-Диего Йип и его лаборатория передовой робототехники и контроля уже работали над созданием гибких роботизированных катетеров. Это роботы диаметром от двух до трех миллиметров, длиной в пару метров, которые можно с высокой точностью формировать и маневрировать в сложных пространствах глубоко в теле.

Поскольку ни одна из оставшихся северных самок белого носорога не может перенести беременность, команда Дарранта будет использовать роботизированный катетер для родственного подвида, южного белого носорога. План состоит в том, чтобы сначала создать северные яйца белого носорога и сперму, используя стволовые клетки из ранее собранных замороженных клеточных линий , а затем оплодотворить их для получения эмбрионов северного белого носорога . Исследователи тогда использовали бы робота, чтобы внедрить полученные эмбрионы в суррогаты.

«Конечная цель состоит в том, чтобы создать самообеспечивающееся стадо северных белых носорогов, сначала в неволе, а затем обратно в дикую природу», - сказал Даррант. «Это еще много, много лет спустя, но у нас есть отличные сотрудники здесь и по всему миру, которые работают с нами и помогают нам уверенно двигаться в этом направлении».

Первоначальный план Ипа заключался в разработке гибких роботизированных катетеров для использования людьми в таких процедурах, как колоноскопия. Но когда Даррант узнал о технологии Yip, она увидела прекрасную возможность для сотрудничества и протянула руку. Ип пригласил ее посетить его лабораторию, и, увидев, насколько полезными могут быть роботы для работы зоопарка, родилось партнерство.

«Пока мы разговаривали, мы начали понимать, что некоторые хирургические робототехники, которые мы разрабатывали для людей, потенциально могут быть переведены на сохранение исчезающих животных», - сказал Йип. «А зоопарк Сан-Диего, по сути, на нашем заднем дворе, предоставил прекрасную возможность для тесного сотрудничества».

Робот Ипа может проникать через чрезвычайно сложные каналы, такие как шейка носорога, легче и мягче, чем обычные инструменты. Чтобы сгибать взад и вперед, он использует ряд сухожилий, идущих вдоль его длины. Потянув за сухожилие на левой стороне устройства, он повернет налево. Вытягивание сухожилия с другой стороны заставит его повернуть в другом направлении.

«Вы можете в основном марионетку устройства, чтобы изогнуться в любую форму, которую вы хотите», сказал Ип. «И вы можете контролировать его, чтобы делать очень тонкие, деликатные движения, чтобы процедуры могли быть выполнены на животном безопасно и нетравматично».

Робот будет оснащен небольшой головкой камеры на кончике, чтобы помочь оператору увидеть, куда он движется. У него также будет канал для доставки своего груза - спермы или эмбриона - в матку.

«В конце концов, я надеюсь, что подобные технологии могут быть использованы как для повторного заселения находящихся под угрозой исчезновения видов, так и для противодействия некоторым неудачным человеческим браконьерствам, происходящим во всем мире», - сказал Ип.