Je leest:

Universiteit Twente ontwikkelt spermarobotjes

Universiteit Twente ontwikkelt spermarobotjes

Auteur: | 5 juni 2014

Onderzoekers van de Universiteit Twente, onder leiding van het hoofd van het medische robotica laboratorium Sarthak Misra, presenteren een prototype van een robotje geïnspireerd op een spermacel. Het kunstzaad beweegt zich net zo voort en is bijna net zo klein. Onderzoekers willen de microrobots gebruiken om geneesmiddelen in het lichaam aan te brengen en bij hersen- of oogoperaties.

Hij heeft, net zoals een echte spermacel, een dikke kop en een lange staart en is zeer gedreven. Maar dit robotje leeft niet echt. Hij is gemaakt in een laboratorium van de Universiteit Twente. Bovendien zwemt hij niet zo snel mogelijk naar een eitje om het te bevruchten, maar sturen wetenschappers hem in een bepaalde richting.

MagnetoSperm, geïnspireerd op een spermacel.
Sarthak Misra

De microrobots doen de bewegingen van spermacellen na. Die bewegen zich ongeveer net zo voort als een slang. Ze slingeren zich als het ware vooruit. Ze maken een S-vorm, die in het begin groot is en steeds kleiner wordt. “Vloeistoffen waarin spermacellen zich begeven zijn niet zo vloeibaar voor hen als voor ons. Dat komt omdat ze klein zijn”, zegt onderzoeker Leon Abelmann (Universiteit Twente), een van de ontwikkelaars van MagnetoSperm. “Water is bijvoorbeeld voor spermacellen een soort stroop, waar ze zich doorheen wringen en dat gaat het beste door te slingeren.”

Koelkastmagneet

De slingerende beweging van het kunstzaad is mogelijk dankzij een magneetveld dat minder sterk is dan die van een koelkastmagneet. “Vaststaande magneetspoelen creëren buiten het lichaam van de spermarobotjes een magneetveld. In de kop zit een heel dun laagje van tweehonderd nanometer dikte van kobalt-nikkel, de staart is van plastic. Om de spermacel te laten bewegen veranderen we de stroom van de magneetspoelen, daardoor gaat de spermarobot slingeren. Dit gebeurt allemaal automatisch. Via een microscoop zien we waar de robot is en kunnen we hem in real-time laten bewegen. Stel dat we willen dat het kunstzaad heel snel naar rechts gaat? Dan past ons systeem automatisch de stroom aan van de magneetspoelen”, legt hoofdonderzoeker van MagnetoSperm Sarthak Misra (Universiteit Twente) uit. In het lab deed hij tests met de microrobot in een doos ter grootte van een koektrommel.

Het is een succesvol en heel vreemd resultaat, volgens Abelmann. “De staart die we gemaakt hebben is een stuk stijver dan die van een echte spermacel en slingert daardoor niet zo goed. Het lijkt meer op de beweging van een roeispaan. Een student was op dit idee gekomen en ik sloot een weddenschap met hem af dat zijn ontwerp niet zou bewegen. Die weddenschap heb ik verloren. En we gaan nu fysisch uitzoeken hoe het kan dat het kunstzaad zich toch voortbeweegt. Het is voor mij nog een raadsel.” De wetenschappers maakten al prototypes van de robotjes en liet ze ook al naar een vast punt zwemmen.

Er zijn veel toepassingen denkbaar voor MagnetoSperm. Het kunstzaad kan geneesmiddelen in het lichaam toedienen op plekken die anders moeilijk te bereiken zijn. Of weefsel afnemen. Daarnaast is het mogelijk geschikt voor IVF-behandelingen en oog- en hersenoperaties. “Dankzij robots is het minder vaak nodig mensen open te snijden. Patiënten hebben dan minder last van ingrepen en herstellen sneller. De inzet van het kunstzaad is daarom goedkoper dan huidige methodes”, zegt Misra.

Tracken

Hier is te zien dat Misra er in slaagde om de spermarobot een bepaalde richting op te sturen.
Sarthak Misra

Zover is het nog niet. De microrobots worden nog verder ontwikkeld. Wetenschappers willen ze bijvoorbeeld nog kleiner maken. Nu nog hebben ze een lengte van 322 micrometer lang en zijn ze zes keer groter dan een spermacel. Daarnaast willen de onderzoekers het kunstzaad tracken. “We moeten natuurlijk weten waar het precies is. Hoe komen we daar achter? Nu zien we ze alleen nog via een microscoop, dat gaat natuurlijk niet als ze in het lichaam zijn.”

Niet alleen de Universiteit Twente, maar ook de ETH Zurich en Carnegie Mellon University doen uitvoerig onderzoek naar dit soort mogelijkheden. Misra wil graag met ze samenwerken. “Deze universiteiten inspireerden ons om ook microrobotjes te maken”, zegt Abelmann. “De resultaten zijn veelbelovend. Maar het duurt nog wel een jaar of vijftien voordat het kunstzaad daadwerkelijk wordt toegepast.”

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 05 juni 2014

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.