her, Farshad Moradi mener, projektet har et kæmpe potentiale. For selv om man endnu ikke har kunnet benytte optogenetik - en metode, hvor man benytter kunstigt lys til at aktivere eller hæmme genetisk modificerede neuronklynger i hjernen og dermed modulere hjernens kredsløbsaktiviteter - til at stimulere individuelle, udvalgte neuroner, er det netop, hvad lektoren håber, mikrorobotterne kan. - Robotterne er så små, at de har mulighed for at målrette udvalgte neuroner og udelukkende stimulere dem. Det giver os mulighed for at undersøge in vivo, hvilken effekt det faktisk har, hvis man aktiverer eller hæmmer enkelte neuroner, siger han. Alsidighed giver udfordringer Udover at påvirke neuroner med lys er det også planen at udstyre robotterne med et sindrigt system, der kan levere lægemiddelstoffer direkte, og dermed medicinere udvalgte områder inde i hjernen. Og derudover skal robotten indeholde elektroder, der kan måle på hjernens elektriske signaler ved elektroencefalografi. Det er med andre ord en uhyre alsidighed, der skal pakkes ind i en 0,2 x 0,2 x 0,2 millimeter stor enhed, hvor selv strømforsyningen er nødt til at være trådløs af plads- og sikkerhedshensyn. Planen er, at robotten skal høste energi fra ultralyd ved hjælp af en piezoelektrisk enhed 1). Derfor er der flere store ingeniørmæssige udfordringer, der skal løses, førend projektet kan lykkes. Eftersom planen med projektet er at anbringe robotter inde i en levende hjerne, er det eksempelvis nødvendigt, at mikrorobotterne ikke påvirker hjernecellerne negativt - eksempelvis ved at blive varme. Og på trods af moderne nanoteknologi giver det udfordringer at proppe så relativt mange funktioner ind i en så lille enhed. - Der er rigtig mange udfordringer, siger Farshad Moradi, som understreger, at den største udfordring dog bliver at fodre robotterne med tilstrækkeligt energi til både at kunne modtage signaler, aktivere og deaktivere et tilstrækkeligt kraftigt LED-lys og levere lægemiddelstoffer til på forhånd udvalgte områder. - Derfor er vi nødt til at bruge meget, meget effektive materialer og enormt strømbesparende elektriske kredsløb, og vi er nødt til at bruge materialer og udstyr, som ikke varmer op under brug, fortsætter han. Ikke kun Parkinsons Projektet startede den første november 2017, så det er stadig i udviklingsstadiet. Men planen er at teste robotterne på blandt andet mus, når de første enheder er klar. Og selv om potentialet inden for behandlingen af forstyrrelser på bevægelsesapparatet er stort, kan robotterne også få stor betydning inden for den lægelige behandling af andre lidelser. - Hvis vi lykkes med dette projekt, kan det få enorm betydning for den kliniske behandling af en lang række lidelser, og ikke kun bevægelsesforstyrrelser som Parkinsons sygdom. Vi vil også kunne benytte teknologien til blandt andet behandling af kræft, lyder det fra institutleder Thomas Toftegaard, Institut for Ingeniørvidenskab. Stardust-projektet finansieres af FET, som er en del af EU’s rammeprogram for forskning og innovation, Horizon 2020. Stardust-projektet løber i fire år. Farshad Moradi, lektor ved Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet. Maj 2018 | nr. 3 | Medicoteknik Note: 1) Forklaring på piezoelektrisk enhed Piezoelektricitet er en fysisk egenskab, som visse materialer har - herunder eksempelvis krystaller, keramiske materialer, polymerer, knogler og DNA. Udsætter man et piezoelektrisk materiale for mekanisk stress, hvis det eksempelvis bøjes, bukkes eller rystes, skabes en lille elektrisk strøm. Hidtil har piezoelektriske materialer ikke kunnet producere mere end få millivolt, men forskning og udvikling af nye materialer har givet anledning til, at piezoelektricitet i fremtiden kan benyttes til at forsyne selv forbrugerelektronik med tilstrækkelig energi. I Stardust-projektet benyttes et piezoelektrisk materiale i robotten i sammenhæng med ultralydsteknologi. Når ultralydsbølger rammer materialet, skabes oscillationer, som således forsyner robotten med strøm. Piezoelektricitet blev opdaget i 1880 af fysikerne Pierre og Jacques Curie. 29
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Medicoteknik her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her