Son birkaç yıldır, robotik araştırmacılar; giderek daha gelişmiş algılama ve hareket kabiliyetlerine sahip, microswimmer olarak da bilinen küçük ve belirsiz yüzme robotları tasarladılar. Bu mikro robotlar; özellikle merkezi sinir sistemi veya vasküler sistem gibi vücudun ulaşılması zor kısımlarında minimal invaziv hedefli tedavilerin uygulanması için tıbbi ortamlarda çok yararlı olabilir.
Microswimmer’lar vücuttaki hassas bölgelere müdahale etmeye yardımcı olabilirken, kullanımları da bazı risklerle birlikte gelir. Örneğin, insan bağışıklık sisteminden, onları davetsiz misafir olarak algılayabilecek istenmeyen yanıtlar ortaya çıkarabilirler.
Bağışıklık sistemi, vücudu dış veya yabancı cisimlerden ve organizmadan tanımak ve korumak için tasarlanmıştır. Makrofajlar gibi bağışıklık sistemi hücreleri yabancı bir nesne veya davetsiz misafir tespit ettiğinde, fagositoz olarak bilinen bir işlemle onu ortadan kaldırmaya veya nötralize etmeye çalışarak hareket ederler.
Bu sorunu atlatmak ve mikro robotların bağışıklık tepkilerini teşvik etmemelerini sağlamak için robotlar; bağışıklık sisteminin hücreleriyle fiziksel etkileşimlerini en aza indirecek şekilde dikkatlice tasarlanmalıdır. Onları tasarlayanlar, şekil, yapı ve yüzey kimyasına özellikle dikkat etmelidir, çünkü bu elementler bir robotun bağışıklık sistemi hücreleriyle etkileşimlerinde önemli bir rol oynayabilir.
Ne yazık ki, bağışıklık sistemi ile etkileşimlerini en aza indiren yapısal parametrelerle mikro robotlar tasarlamanın bugüne kadar oldukça zor olduğu kanıtlanmıştır. Çünkü çoğu zaman, bağışıklık sistemini harekete geçirme eğilimi gösteren yapısal özellikler bir robotun çalışması ve hareket etmesi için çok önemlidir.
Max Planck Akıllı Sistemler Enstitüsü’ndeki araştırmacılar; kısa bir süre önce tıbbi uygulamalara yönelik mikroswimmer’lerin yapısal tasarım parametreleri ile insan bağışıklık sistemi arasındaki etkileşimi araştıran bir çalışma yürüttüler. Science Robotics’te yayınlanan makaleleri; yüksek bir hareket performansı korurken bağışıklık sistemini aktive etmeyen mikro robotların gelişmesine yardımcı olabilecek ilginç gözlemler sunuyor.
Araştırmacılar; farelerden topladıkları bağışıklık fonksiyonlarına sahip iki tip hücre olan makrofajların ve splenositlerin; hedeflenen bir bağışıklık tepkisi ortaya çıkararak kullandıkları mikroswimmer robotlarının sarmal dönüş sayılarını tanıyabildiğini gözlemlediler. Bulguları, tıbbi mikro robotların yapısının, hem hareket performanslarını hem de bağışıklık hücreleri ile etkileşimlerini yakından dikkate alarak optimize edilmesi gerektiğini göstermektedir. Mikroswimmerlerin bağışıklık hücreleriyle etkileşime girmeden vücut içinde etkili bir şekilde hareket etmesini sağlayan bir uzlaşma bulmak için bu iki elementin aynı anda araştırılması gerekir.
Makalelerinde, araştırmacılar; makrofajlar ve mikro robotlar arasındaki morfolojiyle ilgili etkileşimlerin yeni tür biyomikrobotlar tasarlamak için de kullanılabileceğini gösteriyor. Bu olasılığı göstermek için sentetik mikroswimmerlerin yönlendirilebilir hareketliliğini ve bağışıklık hücrelerinin bağışıklık düzenleyici yeteneklerini birleştiren ‘immünorobotlar’ tasarladılar.
Gelecekte, bu robotlar insan vücudundaki immünoterapötik müdahaleleri gerçekleştirmek için kullanılabilir. Örneğin, doktorlar; çevrelerindeki bağışıklık tepkilerinin etkisini sınırlamak için onları tümörlere yakın yönlendirebilirler.
