Robot Mikro untuk Mengirimkan Obat ke Titik Sumber Penyakit

Dalam film klasik Fantastic Voyage, sekelompok petualang melakukan perjalanan melalui kapal selam yang menyusut ke dalam tubuh seorang pria yang koma. Film ini dirilis pada 1966 dan telah menginspirasi pengobatan dengan robot skala mikro.

Insinyur saat ini telah merancang kelas baru robot mikro (micro robot), beberapa kali lebih kecil dari lebar rambut manusia, yang mungkin dapat mengobati penyakit manusia seperti interstitial cystitis, jenis penyakit kandung kemih yang menyakitkan yang menyerang jutaan orang Amerika.

Sebuah tim insinyur di University of Colorado Boulder telah merancang kelas baru robot kecil yang bergerak sendiri. Robot ini dapat menembus cairan dengan kecepatan luar biasa. Diharapkan suatu hari nanti dapat mengantarkan obat ke tubuh manusia hingga ke tempat yang sulit dijangkau.

Para peneliti menggambarkan penyedia layanan kesehatan mini mereka dalam makalah yang diterbitkan di jurnal Small edisi bulan lalu.

"Bayangkan jika robot mikro dapat melakukan tugas tertentu di dalam tubuh, seperti operasi non-invasif," kata penulis utama studi dan peneliti pascadoktoral di Departemen Teknik Kimia dan Biologi University of Colorado Boulder, Jin Lee, seperti dikutip Science Daily.

"Alih-alih mengoperasi pasien, kami cukup memasukkan robot ke tubuh melalui pil atau suntikan, dan mereka akan melakukan prosedur itu sendiri," kata dia.

Namun Lee dan rekan-rekannya peneliti belum sampai pada tahap mengirimkan obat ke bagian yang sakit pada manusia. Namun demikian hasil penelitian tersebut pada tikus, baru merupakan langkah maju yang besar untuk robot kecil yang mengarah pada tindakan pengobatan.

Robot mikro kelompok itu sangat kecil. Masing-masing hanya berukuran lebar 20 mikrometer, beberapa kali lebih kecil dari lebar diameter rambut manusia. Mereka juga sangat cepat, mampu bergerak dengan kecepatan sekitar 3 milimeter per detik, atau kira-kira 9.000 kali panjang robot per menit.

Mereka juga punya banyak potensi. Dalam studi baru, kelompok tersebut mengerahkan armada mesin ini untuk mengangkut dosis deksametason, obat steroid yang umum, ke kandung kemih tikus laboratorium. Hasilnya menunjukkan bahwa robot mikro dapat menjadi alat yang berguna untuk mengobati penyakit kandung kemih dan penyakit lain pada manusia.

"Robot skala mikro telah mengumpulkan banyak kegembiraan di kalangan ilmiah, tetapi yang membuat mereka menarik bagi kami adalah kami dapat merancangnya untuk melakukan tugas yang berguna di dalam tubuh," kata rekan penulis studi baru dan asisten profesor teknik kimia dan biologi di University of Colorado Boulder, C Wyatt Shields.

Jika itu terdengar seperti sesuatu yang diambil dari fiksi ilmiah, itu memang benar. Dalam film klasik Fantastic Voyage, sekelompok petualang melakukan perjalanan melalui kapal selam yang menyusut ke dalam tubuh seorang pria yang koma. "Film ini dirilis pada tahun 1966. Saat ini, kita hidup di era robot berskala mikrometer dan nanometer," kata Lee.

Dia membayangkan bahwa, seperti di film, robot mikro dapat berputar melalui aliran darah seseorang, mencari area yang ditargetkan untuk mengobati berbagai penyakit. Tim membuat robot mikro dari bahan yang disebut polimer biokompatibel menggunakan teknologi yang mirip dengan pencetakan tiga dimensi (3D).

Mesinnya terlihat seperti roket kecil dan dilengkapi dengan tiga sirip kecil. Mereka juga memasukkan sesuatu yang ekstra dimana setiap robot membawa gelembung kecil udara yang terperangkap, mirip dengan apa yang terjadi ketika mencelupkan gelas terbalik ke dalam air.

Ketika peneliti memaparkan mesin ke bidang akustik, seperti yang digunakan dalam ultrasound (USG), gelembung akan mulai bergetar dengan liar. Setelah itu gelembung mendorong air menjauh dan menembakkan robot ke depan.

Rekan penulis CU Boulder lainnya dari studi baru ini termasuk Nick Bottenus, asisten profesor teknik mesin, Ankur Gupta, asisten profesor teknik kimia dan biologi, dan mahasiswa pascasarjana teknik, Ritu Raj Cooper Thome, Nicole Day, dan Payton Martinez.

Obat Berkelanjutan

Sebagai awal uji coba untuk robot mikro ini, para peneliti fokus pada keluhan umum bagi manusia. Salah satu dari penyakit yang ditetapkan untuk studi robot kecil itu adalah penyakit kandung kemih seperti sistitis interstisial yang juga dikenal sebagai sindrom kandung kemih yang menyakitkan.

Di Amerika Serikat (AS), penyakit ini mempengaruhi jutaan orang. Seperti namanya, dapat menyebabkan nyeri panggul yang parah.

Dalam pengobatannya pasien merasakan ketidaknyamanan. Seringkali mereka harus datang ke klinik beberapa kali selama beberapa pekan. Dalam pengobatan, dokter menyuntikkan larutan keras deksametason ke dalam kandung kemih melalui kateter.

Lee percaya bahwa robot mikro mungkin dapat memberikan bantuan. Dalam percobaan laboratorium, para peneliti membuat segerombolan robot mikro yang mengenkapsulasi deksametason konsentrasi tinggi.

Mereka kemudian memasukkan ribuan robot itu ke dalam badan tikus lab. Hasilnya adalah seperti dalam film Fantastic Voyage yang nyata. Robot mikro dapat menyebar melalui organ sebelum menempel ke dinding kandung kemih, yang kemungkinan akan membuat mereka sulit untuk buang air kecil.

Sesampai di sana, mesin perlahan melepaskan deksametason mereka selama sekitar dua hari. Aliran obat yang stabil seperti itu dapat memungkinkan pasien untuk menerima lebih banyak obat dalam rentang waktu yang lebih lama, kata Lee, meningkatkan hasil bagi pasien.

Dia menambahkan bahwa tim memiliki banyak pekerjaan yang harus dilakukan sebelum robot mikro dapat melakukan perjalanan melalui tubuh manusia yang sebenarnya. Sebagai permulaan, kelompok tersebut ingin membuat mesin-mesin tersebut sepenuhnya dapat terurai secara hayati sehingga pada akhirnya akan larut dalam tubuh.

"Jika kita dapat membuat partikel ini bekerja di kandung kemih, maka kita dapat mencapai membuat obat yang lebih berkelanjutan dan mungkin pasien tidak perlu sering datang ke klinik," tutur Lee. hay/I-1