MIT, yılan gibi bağırsaklar arasından ilerleyen robot geliştirdi

Cıyanlar genellikle birinin bağırsağında görmek istemediği son şeydir. Az önce birden fazla metre uzunluğunda şerit solucanlarıyla arka kısmından sarkan şekilde görülen talihsiz bir Alaska ayısını buna göre değerlendirin. Ancak Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nün (MIT) mühendisleri tarafından tasarlanan yeni tip bir bağırsak sürüncan solucanı aslında yardım için burada olabilir.

Duygusal robot olarak adlandırılan BIOSENTER, bağırsağın içine otomatik olarak ilerleyecek şekilde tasarlanmıştır; vücudunu bir solucan veya yılan gibi sırayla kasıp gevşeterek, boş vücudunun iki yanında bulunan dört şişirilebilir odacık üzerinden sırayla hava pompalayarak bunu başarır. İçerideki bu sallanan solucan-robot, fotoğraf çekebilir, ilaç verebilir ve hatta küçük biyopsi örnekleri alabilir. Ayrıca ağız veya arka kısmından bağırsağa kendi kendine girebilir.

Bağırsağın ince kısmı tanı koymak için özellikle zorlu bir yerdir. Yirmi metre uzunluğunda olabilse de, karın boşluğunun dar bir bölgesinde sıkıca kıvrılmış durumdadır. Ayrıca mide ve kalın bağırsağın arasında sıkışmış olması, ona ulaşmayı zorlaştırabilir. Ancak bağırsağın ince kısmında kanama, yaralanma ve tıkanıklıklar gelişebilir ve bunlar tedavi edilmezse büyük sorunlara yol açabilir. Günümüzde organı incelemenin en yaygın yolu çift balonlu enteroskopi yöntemidir. Sağlık çalışanları, bağırsağa bir endoskop ilerletmek için iki balonu tekrar tekrar şişirip indirir. Yöntem işe yarar, ancak yavaştır ve sürekli elle müdahale gerektirir.

“Üstlenmeye çalıştığımız temel meydan okuma, bu 20-25 metrelik bağırsağın ince kısmını daha otomatik bir şekilde değerlendirmenin yolunu bulmaktır,” diyen MIT mekanik mühendisi ve çalışmanın ortak yazarlarından Giovanni Traverso, bir açıklamada şunları söyledi.

Ekip bir çözüm için doğaya başvurdu: yılanlar. Bu pullu sürüngenler, vücudlarının iki tarafındaki kasları sırayla kasıp gevşleterak hareket ederler. Pullu vücutları onlara sadece koruma sağlamakla kalmaz, aynı zamanda sürünürken ekstra tutunma sağlarlar. MIT araştırmacıları, evrimin bu doğal yan ürününü inceledi ve insan sindirim kanalının dar, kaygan koridorlarında iyi çalışabilecek bir tasarım gördü.

Yılan ilhamını göz önüne alan ekip, içi boş, yumuşak ve lastikimsi bir robot inşa etti. Solucan benzeri gövdesi yaklaşık 3,7 inç uzunluğunda ve yarım inç çapında. Bu boyutlar, onu küçük bağırsağa ve yemek borusu gibi vücudun diğer dar geçitlerine girmeye yeterli kadar kompakt kılıyor. BIOSENTER, tübsi gövdesinin her iki yanında yerleştirilen dört şişirilebilir odadan oluşuyor. Bu odalar, öne doğru ilerleyip yön değiştirmek için bükülmesini sağlayan, sırayla şişip inen kombinasyonlarla çalışıyor. Yılan temaya sadık kalınan robotun dış yüzeyi, tutuşunu artıran pul benzeri dokulu bir kaplama ile donatılmış.

Ayrıca solucanın başında ve kuyruğunda, kesim ve katlama yöntemlerini bir arada kullanan Japon origami türü kirigami’den esinlenen genişleyebilir bölümler bulunuyor. Bu şişirilebilir segmentler, robotu sabitleyerek öne doğru çekilmesini sağlayan, bağırsak duvarını sırayla tutup bırakıyor. BIOSENTER’ın içi boşaltılmış gövdesi çeşitli aletleri barındırıyor: görüntüleme için kameralar, ilaç teslimi için bir püskürtücü ve doku örnekleri almak için küçük makaslar. Tüm sistem bir kablo aracılığıyla harici bir sisteme bağlanıyor. Çoğu zaman otonom hareket etmesi öngörülse de, sağlık çalışanları Xbox kumandasına benzeyen bir el cihazı üzerinden BIOSENTER’ı da kontrol edebiliyor.

“Kirigami kılıfları kullanarak yüzey sürtünmesini artırdığımızda, robot, hassas küçük bağırsak dokusunun aşırı gerilimine güvenmeden, lokal doku tutuşu ile hareket için gerekli çekişi sağlayabiliyor,” diyerek MIT yüksek lisans öğrencisi Ahmad Mujtaba Jebran konuyu tamamladı.

Ekip, robotu mide-bağırsak sistemi anatomisi insanlardakinden benzerlik gösterdiği için birkaç uyuşturulmuş canlı domuz üzerinde test etti. Testler sırasında BIOSENTER, domuzların bağırsaklarında 11 dakika boyunca dolaştı, gerçek zamanlı görüntüler yakaladı, küçük doku biopsileri topladı ve sıvıyı belirli noktalara ulaştırdı.

BIOSENTER’ın bağırsak içinden sürünen ilk robot olmadığı biliniyor. 2021 yılında Çin’deki Makao Üniversitesi’nden bir ekip, Afrika örümceğinden ilham alan ve tekerlek atışı hareketiyle ilerleyen bir prototip robot tasarladı. Bu durumda robot, vitamin boyutunda bir kapsül aracılığıyla enjekte ediliyor ve manyetik alan yardımıyla sindirim sistemini (küçük bağırsak dahil) geçiyor. Oldukça gösterişsiz bir şekilde örümcek bot, dışkılayarak vücuttan atılıyor.

Bilimin her zaman güzel olmak zorunda olmadığı da kimse tarafından söylenmedi.