機械的硬化 | Uデイリー

キャシー F. アトキンソンによる写真 | ジョイ・スモーカーによる写真イラスト

髪の毛の幅のわずか 4 分の 1 の小さなロボットが、血管系を繊細に操作して、生命を脅かす可能性のある血栓に到達することを想像してみてください。 ほんの数分で、テクノロジーは目標に到達し、誰かの命を救うことができました.

このシナリオは SF 小説のように聞こえるかもしれませんが、最近 200 万ドルの助成金を授与された、デラウェア大学の機械工学助教授である Sambeeta Das の研究室で進行中の魅力的なタイプの研究の 1 つにすぎません。国立衛生研究所 (NIH) Maximizing Investigators’ Research Award プログラム (国立総合医療科学研究所の一部) から。

この資金は、通常は人間の細胞よりも小さいこれらのマイクロロボットを作成する彼女のチームの作業をサポートするだけでなく、それらを生物学的プロセスに使用し、「アクティブマター」を操作することもサポートします。単細胞生物をこれらのロボット作品に変換します。 NIH プログラムは、有望な初期段階の研究者が助成金を通じて新しいアイデアを追求するのを支援することを目的としています。

マックス・ソコリッチは現在、UDで機械工学を学んだ学部3年生からダス研究室で働いている大学院生であり、単純な効率化プロジェクトから癌に至るまで、マイクロロボットを含む幅広い研究に取り組む機会があったと語った。焦点を絞ったアプリケーション。

「私の主な焦点は、これらの小さなロボットを操作するための作動システムと制御ポリシーを考え出すことです」と彼は言い、本質的にそれらを動かすさまざまな方法を考え出していることを説明して、彼の仕事を簡素化しました. マイクロロボットの医療への応用は必ずしも新しいものではありませんが、彼が取り組んでいる単一細胞の操作は比較的新しいものです。

最大の課題の 1 つは、ロボットを「グローバル」ではなく個別に制御する方法を見つけることです。 たとえば、タスクに取り組んでいるマイクロロボットが複数ある場合、それらはすべて同じグローバル信号によって駆動されるため、すべて設計どおりに左または右に移動します。 それらをどのように別々に異なる方法で動かすかが課題です。

まさに学際的な仕事です。 基本的には、生物学、化学、コンピューター サイエンス、物理学、ロボット工学など、すべての科学分野が含まれます」と Sokolich 氏は述べています。 「私は新しいことを学ぶことはありません。 私はいつもやる気があり、クールなアイデアを考えます。 私は自分の想像力によって本当に制限されているだけです。」

ロボットが行っていることは、今のところすべてが SF や憶測のように思えても、将来の医療技術に重要な意味を持つ可能性があります。 たとえば、歯の掃除のために歯医者に行く厄介な旅行は、いつの日か、歯から歯垢を除去できる除雪車のようなマイクロロボットに取って代わられるかもしれません。 あるいは、細胞が骨折の治癒を早めるのを助けるかもしれません.

これらの研究者は、オルガノイドの開発にも取り組んでいます。これは、今日私たちが知っている臓器提供を時代遅れにするという Das の人生の目標に関連しています。 オルガノイドは、ペトリ皿で開発された小型臓器であり、フルサイズの機能する臓器を製造する前身です。

「毎年、11,000 人が順番待ちリストで亡くなっています」と彼女は言いました。 「完全に機能する臓器を作ることができれば、もう心配する必要はありません。 研究室で臓器を作れる世界にしたい」

将来の医療技術の最前線にある Das ラボで研究が行われているだけでなく、タンメイ ガルダドリのようにまだ高校生である学生を含め、あらゆるレベルの学生が画期的な研究に参加できるように努めています。

ウィルミントン チャーター スクールの学生で、現在は 3 年生になったばかりの 13 歳の彼は、高校 1 年生を終えた後、機械工学への愛に足を踏み入れることができました。研究所。

「今、博士にメールしました。 ある日、彼女は確かに言った」とガルダドリは言った. 「とても楽しい研究室で、本当に素晴らしい機会でした。」

Garudadri は、Das の研究室で大学院生と協力して、表面張力に関連するデータ分析と実験を行いました。これは、ロボット工学賞にノミネートされた公開された科学論文に含まれていました。 彼らはコンピュータープログラムを利用して、塩の粒子の速度と距離を測定しました。これは、配送方法を知るのに役立つ基礎研究です。

ガルダドリにとって大学の研究室で働くのは初めてで、物理学に関する多くの経験と知識が得られ、翌年の高校の授業で役に立ちました。 卒業後、Garudadri は機械工学またはコンピュータ サイエンスを、おそらく UD で学ぶ予定です。

機械工学の上級生である Rocky Li にとって、細胞を扱う作業は少し標準的ではありませんでした。 彼が初めてがん細胞を扱ったとき、その経験の目新しさについての不安と、研究の潜在的な影響の見通しに対する興奮が混在していました.

「Dr.と連絡が取れたことをとてもうれしく思います。 ダス」とリーは言った。 「彼女は研究に非常に励みになりました。私がこの研究に参加するとは思っていませんでした。 1年生になったとき、機械工学のクラスのいくつかについてさえ、後で研究をしなければならないことに本当に怖がっていました。 しかし今、振り返ってみると、自分ができると思っていた以上の飛躍を遂げていることがわかります。 博士と一緒に研究をしています。 ダスはケーキのアイシングです。」

Das は 2019 年に UD College of Engineering の教職員に加わりましたが、2020 年春に COVID-19 のパンデミックにより彼女のような研究室が閉鎖されたため、行われた作業のほとんどは過去 1 年半で完了したと彼女は言いました。 現在、彼女の研究室には 5 人の学部生、3 人の大学院生、3 人のポスドクがいます。

高校レベルからポスドク候補生まで、すべての学生が非常にダイナミックで生産的な研究室で働く機会を与えられている、と Das 氏は述べた。

「これらのロボットは、薬物送達、組織工学、およびオルガノイドの作成に使用できます」と彼女は言いました。 「私たちは、血栓除去、骨修復、およびさまざまなプロジェクトなどのアプリケーションにそれらを使用することに取り組んでいます.」

この研究の現実世界への影響は、まさに Sudipta Mallick がポスドクの任命で求めていたものです。 インド出身の彼は、昨年 6 月に Das ラボに加わり、2024 年まで UD のキャンパスで働き、生物医学におけるオルガノイド工学とマイクロロボティクスに焦点を当てる予定です。

「過去 10 年間ナノ医療分野で働いていたので、私にとって研究は単調になりつつありました。 博士に入社したときダスの研究室では、生物学の工学的側面と、生物医学的応用の先にある可能性を目の当たりにして興奮しました」と彼女は言いました. 「マイクロロボットには何百ものアプリケーションがあり、ラボでの作業は毎日とても楽しいものです。 学ぶべきことはたくさんありますが、これは比較的あまり研究されていない分野であるため、常に新しいアイデアや新しいアプリケーションを見つけて取り組むことができます。」

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