Skupina raziskovalcev Univerze Waterloo je ustvarila pametne, napredne materiale, ki bodo gradniki za prihodnjo generacijo mehkih medicinskih mikrorobotov.
Nastali so majhni in mehki medicinski mikroroboti
Ti majhni roboti lahko izvajajo medicinske postopke, kot je biopsija ter transport celic in tkiv, na minimalno invaziven način. Lahko se premikajo skozi zaprta in poplavljena okolja, kot je človeško telo, in dostavijo občutljiv in lahek tovor, kot so celice ali tkiva, na ciljni položaj.
Majhni mehki roboti so dolgi največ en centimeter in so biokompatibilni ter nestrupeni. Roboti so narejeni iz naprednih hidrogelnih kompozitov, ki vključujejo trajnostne nanodelce celuloze, pridobljene iz rastlin.
Celosten pristop k načrtovanju, sintezi, izdelavi in manipulaciji
Ta raziskava, ki jo vodi Hamed Shahsavan, profesor na oddelku za kemijsko inženirstvo, prikazuje celosten pristop k načrtovanju, sintezi, izdelavi in manipulaciji mikrorobotov. Hidrogel, uporabljen v tem delu, spremeni svojo obliko, ko je izpostavljen zunanji kemični stimulaciji. Sposobnost usmerjanja celuloznih nanodelcev po želji omogoča raziskovalcem, da programirajo takšno spremembo oblike, ki je ključnega pomena za izdelavo funkcionalnih mehkih robotov.
»V moji raziskovalni skupini premostimo staro in novo,« je dejal Shahsavan, direktor Smart Materials for Advanced Robotic Technologies (SMART-Lab). »Uvajamo nastajajoče mikrorobote z izkoriščanjem tradicionalnih mehkih snovi, kot so hidrogeli, tekoči kristali in koloidi.«
Druga edinstvena komponenta tega naprednega pametnega materiala je, da se sam popravlja, kar omogoča programiranje širokega spektra v obliki robotov. Raziskovalci lahko razrežejo material in ga zlepijo nazaj brez uporabe lepila ali drugih lepil, da oblikujejo različne oblike za različne postopke.
Material je mogoče dodatno modificirati z magnetizmom, ki olajša gibanje mehkih robotov skozi človeško telo. Kot dokaz koncepta, kako bi robot manevriral skozi telo, so majhnega robota raziskovalci premikali skozi labirint, tako da so njegovo gibanje nadzorovali z magnetnim poljem.
»Kemijski inženirji igrajo ključno vlogo pri premikanju meja raziskav medicinske mikrorobotike,« je dejal Shahsavan. »Zanimivo je, da spopadanje s številnimi velikimi izzivi v mikrorobotiki zahteva nabor spretnosti in znanja, ki ga imajo kemijski inženirji, vključno s prenosom toplote in mase, mehaniko tekočin, reakcijskim inženiringom, polimeri, znanostjo o mehkih snoveh in biokemičnimi sistemi. Torej smo v edinstvenem položaju za uvedbo inovativnih poti na tem nastajajočem področju.«
Naslednji korak v tej raziskavi je zmanjšati robota na submilimetrske lestvice.
Novinar
