Lille lille, larvelignende blød robot folder, ruller, griber og nedbryder

Når du hører udtrykket "robot", tænker du måske på kompliceret maskineri, der arbejder på fabrikker eller vandrer på andre planeter. Men "millirobotter" kan ændre det. De er robotter omtrent lige så brede som en finger, der en dag kunne levere medicin eller udføre minimalt invasiv kirurgi. Nu rapporterer forskere i ACS Applied Polymer Materials har udviklet en blød, biologisk nedbrydelig, magnetisk millirobot inspireret af insekters gå- og gribeevner.

Nogle bløde millirobotter er allerede ved at blive udviklet til en række biomedicinske applikationer, takket være deres lille størrelse og evne til at blive drevet eksternt, ofte af et magnetfelt. Deres unikke strukturer giver dem mulighed for at rulle sig selv gennem det ujævne væv i vores mave-tarmkanal, for eksempel. De kunne en dag endda blive overtrukket med en lægemiddelopløsning og levere medicinen præcis, hvor den er nødvendig i kroppen. Men de fleste millirobotter er lavet af ikke-nedbrydelige materialer, såsom silikone, hvilket betyder, at de skal fjernes kirurgisk, hvis de bruges i kliniske applikationer. Derudover er disse materialer ikke så fleksible og giver ikke mulighed for meget finjustering af robottens egenskaber, hvilket begrænser deres tilpasningsevne. Så Wanfeng Shang, Yajing Shen og kolleger ønskede at skabe en millirobot af bløde, biologisk nedbrydelige materialer, der kan gribe, rulle og klatre, men som let kan opløses, når arbejdet er udført.

Som et bevis på konceptet skabte forskerne en millirobot ved hjælp af en gelatineopløsning blandet med jernoxidmikropartikler. Placering af materialet over en permanent magnet fik mikropartiklerne i opløsningen til at skubbe gelen udad og danne insektlignende "ben" langs magnetfeltets linjer. Derefter blev hydrogelen anbragt i kulden for at gøre den mere fast. Det sidste trin var at gennembløde materialet i ammoniumsulfat for at forårsage tværbinding i hydrogelen, hvilket gjorde det endnu stærkere. Ændring af forskellige faktorer, såsom sammensætningen af ​​ammoniumsulfatopløsningen, tykkelsen af ​​gelen eller styrken af ​​det magnetiske felt, gjorde det muligt for forskerne at justere egenskaberne. For eksempel, at placere hydrogelen længere væk fra magneten resulterede i færre, men længere ben.

Fordi jernoxidmikropartiklerne danner magnetiske kæder inde i gelen, fik bevægelsen af ​​en magnet nær hydrogelen benene til at bøje og producere en klo-lignende gribebevægelse. I eksperimenter greb materialet en 3D-printet cylinder og et gummibånd og bar hver enkelt til nye steder. Derudover testede forskerne millirobottens evne til at levere et lægemiddel ved at belægge det i en farveopløsning og derefter rulle det gennem en mavemodel. Da robotten var kommet frem til sin destination, foldede den sig ud og frigav farvestoffet med den strategiske brug af magneter. Da den er lavet ved hjælp af vandopløselig gelatine, blev millirobotten let nedbrudt i vand på to dage og efterlod kun de små magnetiske partikler. Forskerne siger, at den nye millirobot kunne åbne op for nye muligheder for medicinlevering og andre biomedicinske anvendelser. + Udforsk yderligere

Nanofiberbaseret biologisk nedbrydelig millirobot, der kan frigive lægemidler i målrettede positioner i tarmene