רובוטיקה
שחרור ממוקד של תרופות מתקרב ליישום עם בועות בועות אחרונות
Securities.io מקפיד על סטנדרטים מחמירים של עריכה ועשוי לקבל פיצוי מקישורים שנבדקו. איננו יועצי השקעות רשומים וזה אינו ייעוץ השקעות. אנא עיינו באתר שלנו גילוי נאות.
רובוטיקה הופכת יותר ויותר פופולרית עם כל שנה שעוברת ככל שהביקוש לפתרונות יעילים וחסכוניים עולה.
עם טכנולוגיה רובוטית המציעה נוחות ובטיחות משופרת ושילוב של בינה מלאכותית ולמידת מכונה, המאפשרות יכולות רובוטיות מתקדמות יותר, אין זה מפתיע ששוק הרובוטיקה העולמי צפוי לעלות 200 מיליארד דולר עד סוף העשור הזה.
עדות נוספת לשימוש הגובר של רובוטיקה היא ההתקנה העולמית של רובוטים תעשייתיים, שהגיעה 541,302 בשנת 2023, המיצב השנתי השני בגובהו בהיסטוריה. השיא נעשה השנה שלפני כן כאשר 552,946 יחידות הותקנו.
עם זאת, המספר הכולל של רובוטים מבצעיים הגיע כעת לשיא חדש של כ-4.3 מיליון יחידות ברחבי העולם, כאשר אסיה מובילה את הצמיחה הזו ב-70%, אחריה אירופה ב-17%, ולאחר מכן אמריקה ב-10%. באשר לייצור רובוטים, יפן היא המובילה, שמהווה נתח שוק של 46%.
לפי הפדרציה הבינלאומית לרובוטיקה (IFR), צמיחת הרובוטיקה תואץ בשנת 2025 ותמשיך במהירות זו בשנים הבאות.
כעת, כשמדובר בתעשיות שמניעות את ההתרחבות המסיבית של הרובוטיקה, הרכב נמצא בראש, כאשר אלקטרוניקה, מתכת ומכונות, ניהול פסולת, חקלאות, קמעונאות, בנייה ושירותי מזון הם מגזרים אחרים המשתמשים ברובוטים.
רובוטים בתחום הבריאות
בעוד רובוטים כן משומש בין התעשיות, יש מגזר אחד שבו יש לזה השפעה הרבה יותר גדולה וחיובית, וזה הרפואה. שוק המערכות הרובוטיות הרפואיות העולמי נמצא למעשה בצמיחה מהירה, וההערכה היא שהוא הגודל יגדל מ-16 מיליארד דולר ב-2024 ל-33.8 מיליארד דולר ב-2029.
רובוטים הם משומש בכל תחומי הבריאות, מאספקת תרופות וסיוע בשיקום ועד סיוע באבחון, ניתוח ומתן תרופות.
למשל, זרועות רובוטיות משמשים לערבוב, חלוקה, ספירה ובדיקה, בעוד רובוטי אספקה מתוכנתים משמשים למשלוח פריטים למקומות ספציפיים.
הרובוטים הניידים האוטונומיים הללו מפשטים משימות שגרתיות עבור אנשי מקצוע בתחום הבריאות על ידי הפחתת הדרישות הפיזיות מעובדים אנושיים וטיפול במחסור בכוח אדם. הם אפילו עוקבים אחר המלאי ומוודאים שכל המצרכים יהיו תמיד במלאי בעת הצורך, בנוסף לחיטוי החדרים והכנתם למטופלים.
על ידי נטילת כל המשימות השגרתיות הללו, רובוטים ניידים אוטונומיים מאפשרים לצוות הרפואי להתמקד בחולים ובצרכים הספציפיים שלהם שלא ניתן לספק אותם על ידי הטכנולוגיה. הרובוט שנקרא Tug מבית Aethon הוא דוגמה כזו שמגיעה עם היכולת לעבור בתנאים מאתגרים כדי לבצע משלוחים בטוחים למקום שבו הם נחוצים ומתי שהם צריכים.
רובוטים אלה גם עוזרים ליצור סביבת עבודה בטוחה על ידי טיפול במשימות של ניקוי, חיטוי והובלת אספקה לבתי חולים ואזורים שבהם קיים סיכון לחשיפה לפתוגנים.
לפי ה-CDC, בערך אחד ב- 31 לחולים בבית החולים יש לפחות זיהום אחד הקשור לטיפול רפואי ביום נתון. זֶה נובע מחוסר יכולת של בתי חולים לחטא חדרים לחלוטין. כדי לעזור לטפל בבעיות כאלה, רובוטים אוטומטיים כמו Xenex מורשה FDA בבנייה המשתמשים בקרני UV מפעימות כדי לעקר חדרי בית חולים תוך דקות ספורות.
חדשנות טכנולוגית הובילה גם לרובוטים מתקדמים בסיוע ניתוחי המסייעים למנתחים להגיע למהירות גבוהה יותר ודיוק רב יותר בעת ביצוע פעולות מורכבות.
רובוט רב-זרועי בשם Da Vinci Surgical System הוא רובוט כזה המשמש כדי להפוך את הניתוח לפחות פולשני, להפחית טעויות ניתוחיות ולספק שליטה משופרת. Cyberknife הוא עוד אחד שמטפל בסרטן על ידי מתן טיפול קרינתי לגידולים בדיוק רב.
אחר כך יש רובוטים פרמצבטיים, שזוכים להרבה אחיזה בגלל הזדקנות האוכלוסייה ובעלי מחלות כרוניות הדורשות טיפול תרופתי מתמשך וטיפול מדויק. על ידי אוטומציה של תהליכים קריטיים הנערכים בדרך כלל באופן ידני וגוזלים זמן, רובוטים פרמצבטיים עוזרים עוד יותר לשפר את האיכות והדיוק.
רובוטים למשלוח תרופות
מונעים על ידי התקדמות טכנולוגית והצורך הגובר באוטומציה בפיתוח תרופות ובטיפול בחולים, רובוטים הופכים את אספקת התרופות ליעילה ומדויקת יותר, ומשפרים את הטיפול בחולים.
חברות מפתחות מיקרו וננו-רובוטים הנעים באופן עצמאי כדי לספק תרופות לאזורים שקשה להגיע אליהם המופעלים על ידי תגובות כימיות או מקורות חיצוניים כמו אור, שדות חשמליים או שדות מגנטיים. על ידי מיקוד לאתרי מחלות, רובוטים אלו משפרים את היעילות הטיפולית ומפחיתים את תופעות הלוואי.
לפני כמה שנים, צוות חוקרים מפותח MANiACs, שהם רובוטים זעירים מתגלגלים עם ננו-רודים מגנטיים עטופים במעטפת כדורית רכה. עוד בשנת 2022, מהנדס מכונות בסטנפורד נבנה רובוטים אלחוטיים רב תכליתיים עבור אותו הדבר.
ורק לפני כמה חודשים, חוקרי NTU סינגפור פיתחו רובוטים רכים בגודל גרגר לאספקת תרופות ממוקדת. הרובוט, אשר עשוי עם מיקרו-חלקיקים מגנטיים ומבוקרת באמצעות שדות מגנטיים, יכול להעביר עד ארבע תרופות שונות ולשחרר אותן במינונים ובסדרים הניתנים לתכנות מחדש.
המחקר הזה נבנה על העבודה הקודמת של הצוות שכללה רובוטים מיניאטוריים בשליטה מגנטית שיכולים לאחוז בחפצים זעירים ולשחות במרחבים צרים, בין תנועות מורכבות אחרות.
המחקר לוקח השראה מסרט מדע בדיוני משנות ה-1960, 'מסע פנטסטי', שבו צוות התכווץ לגודל תא כדי לתקן נזקים במוחו של מדען, המחקר מביא את הדמיון למציאות.
הרובוט המיומן ביותר, כאשר נבדק בניסויי מעבדה, נע במהירויות של בין 0.30 מ"מ ל-16.5 מ"מ לשנייה, סיפק תרופות בהצלחה בסביבות מאתגרות יותר, ואפילו לאחר שמונה שעות של תנועה מתמדת, הראה דליפת סמים מינימלית.
צוות NTU בוחן כעת להפוך את הרובוטים הללו לקטנים עוד יותר, כך שהם יכולים לשמש בסופו של דבר לטיפול בסרטן שלפוחית השתן, גידולי מוח וסרטן המעי הגס.
מיקרובוטים: רובוטים זעירים שחולל מהפכה ברפואה מדויקת
רובוטים מיקרו להשתמש בחיישנים ומפעילים ממוזערים כדי לבצע פעולות שהם מתוכנתים לעשות. גודל המיקרון שלהם הופך אותם לקלים לשימוש בסביבות שהיו מסורתיות מסובכות מדי וקשות להגיע אליהן. יכולת זו הופכת את הרובוטים הללו לבעלי ערך רב עבור ניתוחים זעיר פולשניים, אבחון מחלות, ניקוי רעלים ואספקת תרופות מדויקת.
עם זאת, הם אינם חפים מהאתגרים שלהם מבחינת יעילותם ולוקליזציה דרך רקמות עמוקות.
נושא מרכזי נוסף הוא שהם הוכיחו שהם מעפרות להראות מאשר חומר. במהלך שני העשורים האחרונים, שוחררו כמה גרסאות של מיקרו- או ננו-רובוטים, אבל עד כה, היישומים שלהם במערכות חיות היו מוגבלות למדי. ואז יש את העובדה שהזזת עצמים בדיוק גבוה בנוזלים ביולוגיים מורכבים כמו רוק, שתן ודם היא גם די מורכבת.
מכשולים נוספים עבור ננו-רובוטים כוללים זיהוי בזמן אמת בתוך הגוף והשגת שלט רחוק מדויק לטיפול ממוקד.
כמו כן, בעת תכנון המיקרובוטים הללו, עולה השאלה האם יש לקשור אותם או לא לקשר אותם. כדי שמיקרו-רובוט לא מקושר יפעל ביעילות בגוף האדם, עליו להיות בעל הנעה יציבה באמצעות נוזלים ביולוגיים, יכולת מטען חזקה, תאימות ביולוגית גבוהה כדי למנוע הסרה כירורגית, הדמיה משופרת להדמיה בזמן אמת ומיקוד מדויק.
כאן, רובוטים המופעלים אקוסטית מראים פוטנציאל משמעותי הודות ליתרונות של חדירת רקמות עמוקות, פעולה לא פולשנית, תגובה מהירה, כוחות הנעה חזקים ובטיחות.
אז, חוקרים מ-Caltech הציגו את BAM - מיקרו-רובוט אקוסטי הניתן לספיגה ביולוגית, מבוסס הידרוג'ל, מונחה הדמיה שיכול לנווט בגוף האדם ביציבות גבוהה. BAM אינו רובוט דמוי מתכת אנושי או מחקה ביולוגי, הוא כדור זעיר דמוי בועה.
על פי המחבר המקביל של המאמר על בוטים, ווי גאו, שהוא פרופסור להנדסה רפואית ב-Caltech and Heritage Medical Research Institute:
"תכננו פלטפורמה אחת שיכולה לטפל בכל הבעיות הללו."
שלהם מחקר, המדענים ציינו שכאשר נבדקו, הבוטים עזרו לצוות לספק בהצלחה תרופות שהקטינו את הגודל של גידולי שלפוחית השתן בעכברים.
"במקום להכניס תרופה לגוף ולתת לה להתפזר לכל מקום, עכשיו אנחנו יכולים להנחות את המיקרורובוטים שלנו ישירות לאתר גידול ולשחרר את התרופה בצורה מבוקרת ויעילה".
– גאו
ככל שטכנולוגיית BAM מתקדמת, המחקר צופה שהמכשיר ישפיע באופן מהותי על מגזר הבריאות והטיפול בחולים.
העיצוב והפיתוח של BAM
המיקרורובוט החדש, בעל מבני מיקרו כדוריים, עשוי מהידרוג'ל הנקרא פולי(אתילן גליקול) דיאקרילט. הידרוג'ל מתחיל בצורה נוזלית או שרף, אך כאשר רשת הפולימרים בתוכם הופכת לצולבת, היא הופכת למוצקה.
הרכב ומיקרו-מבנה כזה מאפשר להידרוג'לים לשמור כמויות גדולות של נוזלים, ועוזר לצוות להתגבר על בעיית רובוטים ביו-תואמים. בינתיים, ייצור תוסף מאפשר לכדור החיצוני לשאת את המטען הטיפולי לאתר יעד בתוך הגוף.
נוצרו המיקרו-מבנים ומתכון ההידרוג'ל בעזרתם של ג'וליה ר. גריר, המחברת המשותפת, ורובן פ. ודונה מטלר, פרופסור למדעי החומרים, מכניקה והנדסה רפואית.
לשם כך, הקבוצה שלה עשתה שימוש בליתוגרפיה של שני פוטונים (TPP). בטכניקת הדפסה תלת מימדית זו, לייזר משמש ליצור מבנים מורכבים. כאן, פולסים מהירים במיוחד של אור לייזר אינפרא אדום משמשים לצלב פולימרים רגישים לאור באופן סלקטיבי תוך ביצוע עיצוב ספציפי.
הליטוגרפיה של TPP בעצם בונה מבנה ברזולוציה גבוהה שכבה אחר שכבה, ומאפשרת לצוות להשיג צורות מורכבות ודיוק גבוה. הקבוצה הצליחה להדפיס (לכתוב) מיקרו-מבנים בקוטר של כ-30 מיקרון, שזהה לשיער אדם.
כשדיבר על צורת הכדור של המבנה, גריר ציין שזה "מאוד מסובך לכתיבה" ודורש ידע ב"טריקים מסוימים כדי למנוע מהכדורים לקרוס על עצמם", כך שזה הישג ענק שהצוות הצליח ליצור אותם.
"הצלחנו לא רק לסנתז את השרף שמכיל את כל הפונקציונליות הביולוגית ואת כל האלמנטים הדרושים מבחינה רפואית, אלא הצלחנו לכתוב אותם בצורה כדורית מדויקת עם החלל הדרוש."
– גריר
זֶה הוא המבנה הפנימי של הכדור, ולגבי המבנה החיצוני שלו, המיקרורובוטים ישלבו ננו-חלקיקים מגנטיים והתרופה הטיפולית בתוכו בצורתם הסופית.
הננו-חלקיקים המגנטיים מאפשרים לחוקרים לשלוט ברובוטים ולכוון אותם למיקום שהם רוצים באמצעות שדה מגנטי חיצוני. וכשהם סוף סוף מגיעים למטרה, הרובוטים נשארים במיקום הזה, והתרופה מתפשטת באופן פסיבי.
בכל הנוגע לחלק החיצוני של המיקרו, הצוות עוד תכנן אותו להיות הידרופילי, מה שאומר שהוא נמשך למים. פעולה זו מוודאת שהרובוטים הבודדים לא ייצמדו זה לזה בזמן שהם נוסעים בגוף.
בניגוד למשטח החיצוני של המיקרורובוט, המשטח הפנימי אינו עשוי הידרופילי אלא הידרופובי מכיוון שהוא צריך ללכוד בועת אוויר, שקל להמיס אותה.
כדי לבנות מיקרו-רובוט היברידי שהחלק החיצוני שלו מושך מים בעוד שהחלק הפנימי דוחה מים, הצוות עיצב שינוי כימי.
שינוי זה כלל שני שלבים; הראשון היה כרוך בהדבקת מולקולות פחמן ארוכות שרשרת להידרוג'ל, מה שהופך אותו למעשה להידרופובי. בשלב השני, המדענים משתמשים בטכניקת תחריט פלזמת חמצן כדי להסיר את מבני הפחמן מבחוץ, מה שהופך את החיצוני להידרופילי.
גאו כינה את השינוי הכימי שלהם "אחד החידושים המרכזיים של הפרויקט הזה", והצהיר כי שינוי פני השטח הא-סימטרי הוא מה שבאמת אפשר להם "להשתמש ברובוטים רבים ועדיין ללכוד בועות לזמן ממושך תקופת זמן בנוזלים ביולוגיים, כמו שתן או סרום."
לפי ההדגמה של הצוות, טכניקה זו אפשרה לבועות להימשך מספר ימים, לעומת כמה דקות אחרת.
עכשיו, רק למה אנחנו צריכים ללכוד את הבועות האלה מלכתחילה? ובכן, יש צורך בלכוד בועות כדי להזיז את הרובוטים ולעקוב אחריהם באמצעות הדמיה בזמן אמת.
כדי לאפשר למיקרורובוט לנוע קדימה, לחוקרים יש את הכדור עם שני פתחים דמויי גליל. הצוות מצא כי היותם של שני פתחים אפשרו לרובוטים לנוע בנוזלים ביולוגיים שונים במהירויות גבוהות יותר מאשר פתח בודד.
כאשר נחשפות לשדה אולטרסאונד, הבועות בתוך הרובוט רוטטות, מה שגורם לנוזל המקיף אותו לזרום ממנו, ולהניע את הרובוט דרך הנוזל.
הבועה, אשר לכוד בכל מבנה מיקרו, פועל כחומר ניגוד הדמיית אולטרסאונד נהדר, המאפשר ניטור בזמן אמת של בוטים in vivo.
לאחר מכן, הצוות העמיד את המיקרורובוטים לניסוי ככלי למתן תרופות בעכברים עם גידולים בשלפוחית השתן. תוך 22 ימים, ארבע משלוחי תרופות נעשו בעזרת מיקרורובוטים. המשלוחים הללו נמצאו להצליח יותר בהקטנת גודלם של גידולים מאלה שלא עשו שימוש ברובוטים. לפי גאו:
"אנחנו חושבים שזוהי פלטפורמה מבטיחה מאוד למתן תרופות וניתוחים מדויקים. במבט לעתיד, נוכל להעריך את השימוש ברובוט הזה כפלטפורמה לספק סוגים שונים של מטענים טיפוליים או סוכנים עבור תנאים שונים. ובטווח הארוך, אנו מקווים לבדוק זאת בבני אדם".
לחץ כאן כדי ללמוד על מתכת דביקה שיכולה להיות שימוש נרחב ברובוטיקה.
חברה ניתנת להשקעה בתחום הרובוטיקה הרפואית
כעת, בואו נסתכל על חברה בולטת בתחום זה:
כירורגי אינטואיטיבי (ISRG -0.31%)
חברת שווי שוק זו בשווי 186.6 מיליארד דולר ידועה בפיתוח, ייצור ושיווק של מערכת הניתוח דה וינצ'י ומערכת ה-Ion האנדולומינלית. המוצרים והשירותים של Intuitive Surgical מאפשרים תוצאות משופרות של המטופלים.
Intuitive Surgical, Inc. (ISRG -0.31%)
בזמן כתיבת שורות אלה, מניותיה נסחרות במחיר של 517 דולר, עלייה של 55.3% YTD, בעוד שיש לה EPS (TTM) של 6.2 ו-P/E (TTM) של 84.22. עבור הרבעון השלישי של 3, החברה דיווח הכנסות של 2.04 מיליארד דולר, עלייה של 17% לעומת הרבעון המקביל אשתקד.
במהלך תקופה זו, נהלי דה וינצ'י ברחבי העולם זינקו בכ-18% בהשוואה ל-3Q23, והבסיס המותקן שלו גדל ל-9,539 מערכות, כאשר אינטואיטיבי כירורגית הציבה 379 מערכות כאלה. החברה גם השיגה אישור רגולטורי עבור המערכת בדרום קוריאה.
סיכום
רובוטיקה זוכה לתשומת לב רבה בכל העולם ולרוחב תעשיות. הביקוש לרובוטים בתחום הבריאות הוא חזק במיוחד וגדל הודות ליכולתם לייעל את זרימות העבודה הקליניות, לסייע בניתוח, להפחית את הסיכון לזיהום ולספק סביבה בטוחה יותר וטיפול בחולים באיכות גבוהה.
המחקר האחרון המתרחש בננו-רובוטים, כפי שציינו היום, מדגים פריצת דרך רפואית שיכולה לשנות את תעשיית הבריאות על ידי טיפול במצבים שהם לא רק קשים אלא עשויים אפילו להיות בלתי אפשריים. זֶה בהחלט סולל את הדרך לטיפולים משופרים ועתיד בריא יותר.
