Kiedy słyszysz termin „robot”, możesz pomyśleć o skomplikowanych maszynach pracujących w fabrykach lub wędrujących po innych planetach. Ale „miliroboty” mogą to zmienić. To roboty tak szerokie jak palec, które pewnego dnia będą mogły dostarczać leki lub wykonywać minimalnie inwazyjne operacje. Teraz naukowcy z ACS Applied Polymer Materials opracowali miękki, biodegradowalny, magnetyczny millirobot inspirowany zdolnościami chodzenia i chwytania owadów.
Niektóre miękkie millroboty są już opracowywane do różnych zastosowań biomedycznych, dzięki ich niewielkim rozmiarom i możliwości zasilania z zewnątrz, często za pomocą pola magnetycznego. Ich unikalna struktura pozwala im na przykład przetaczać się lub przetaczać przez wyboiste tkanki naszego przewodu pokarmowego. Pewnego dnia mogą nawet zostać pokryte roztworem leku i dostarczyć lek dokładnie tam, gdzie jest potrzebny w organizmie. Jednak większość milirobotów jest wykonana z materiałów niedegradowalnych, takich jak silikon, co oznacza, że w przypadku zastosowania klinicznego będą musiały zostać usunięte chirurgicznie. Ponadto materiały te nie są aż tak elastyczne i nie pozwalają na zbytnie dostrajanie właściwości robota, co ogranicza ich adaptacyjność. Tak więc Wanfeng Shang, Yajing Shen i współpracownicy chcieli stworzyć millirobota z miękkich, biodegradowalnych materiałów, które mogą chwytać, toczyć się i wspinać, ale potem łatwo rozpuszczać się po zakończeniu pracy.
W ramach weryfikacji koncepcji naukowcy stworzyli millirobot, używając roztworu żelatyny zmieszanego z mikrocząsteczkami tlenku żelaza. Umieszczenie materiału nad magnesem trwałym spowodowało, że mikrocząstki w roztworze wypchnęły żel na zewnątrz, tworząc owadzie „nogi” wzdłuż linii pola magnetycznego. Następnie hydrożel umieszczono na zimno, aby stał się bardziej zwarty. Ostatnim krokiem było namoczenie materiału w siarczanie amonu, aby spowodować usieciowanie hydrożelu, czyniąc go jeszcze silniejszym. Zmiana różnych czynników, takich jak skład roztworu siarczanu amonu, grubość żelu czy siła pola magnetycznego, pozwoliła naukowcom dostroić właściwości. Na przykład umieszczenie hydrożelu dalej od magnesu skutkowało mniejszą liczbą nóg, ale dłuższymi.
Ponieważ mikrocząsteczki tlenku żelaza tworzą w żelu łańcuchy magnetyczne, przesunięcie magnesu w pobliżu hydrożelu spowodowało zgięcie nóg i wywołanie ruchu chwytania przypominającego pazury. W eksperymentach materiał chwycił cylinder wydrukowany w 3D i gumkę i przeniósł każdy z nich w nowe miejsca. Ponadto naukowcy przetestowali zdolność millrobota do dostarczania leku przez powlekanie go roztworem barwnika, a następnie przetaczanie go przez model żołądka. Po dotarciu na miejsce robot rozwinął się i uwolnił barwnik za pomocą strategicznego użycia magnesów. Ponieważ jest wytwarzany przy użyciu rozpuszczalnej w wodzie żelatyny, millirobot łatwo rozkłada się w wodzie w ciągu dwóch dni, pozostawiając tylko maleńkie cząsteczki magnetyczne. Naukowcy twierdzą, że nowy millirobot może otworzyć nowe możliwości dostarczania leków i innych zastosowań biomedycznych.
Autorzy potwierdzają finansowanie z Narodowej Fundacji Nauk Przyrodniczych w Chinach, Hong Kong General Research Fund i Shenzhen Key Basic Research Project.
Wideo: https://youtu.be/1va-OQvfJDg
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Amerykańskie Towarzystwo Chemiczne. Uwaga: Treść można edytować pod kątem stylu i długości.