En robot og software gør det nemmere at skabe avancerede materialer

Et Rutgers-ledet team af ingeniører har udviklet en automatiseret måde at producere polymerer på, gør det meget lettere at skabe avancerede materialer, der har til formål at forbedre menneskers sundhed.

Innovationen er et kritisk skridt i at rykke grænserne for forskere, der ønsker at udforske store biblioteker af polymerer, herunder plastik og fibre, til kemiske og biologiske anvendelser såsom lægemidler og regenerativ medicin gennem vævsteknologi.

Mens en menneskelig forsker måske er i stand til at lave et par polymerer om dagen, det nye automatiserede system – med tilpasset software og en væskehåndteringsrobot – kan skabe op til 384 forskellige polymerer på én gang, en enorm stigning i forhold til nuværende metoder.

Syntetiske polymerer er meget udbredt i avancerede materialer med særlige egenskaber, og deres fortsatte udvikling er afgørende for nye teknologier, ifølge en undersøgelse i tidsskriftet Avancerede intelligente systemer . Sådanne teknologier omfatter diagnostik, hospitalsudstyr, elektronik, sensorer, robotter og belysning.

"Typisk, forskere syntetiserer polymerer i stærkt kontrollerede miljøer, begrænse udviklingen af ​​store biblioteker af komplekse materialer, " sagde seniorforfatter Adam J. Gormley, en assisterende professor i Institut for Biomedicinsk Teknik i School of Engineering ved Rutgers University-New Brunswick. "Ved at automatisere polymersyntese og bruge en robotplatform, det er nu muligt hurtigt at skabe et væld af unikke materialer."

Robotics har automatiseret mange måder at fremstille materialer på samt opdage og udvikle lægemidler. Men syntetisering af polymerer er stadig udfordrende, fordi de fleste kemiske reaktioner er ekstremt følsomme over for ilt og ikke kan udføres uden at fjerne det under produktionen. Gormley-laboratoriets udendørs robotplatform udfører polymersyntesereaktioner, der tåler ilt.

Gruppen udviklede skræddersyet software, der gør det muligt for en væskehåndteringsrobot at fortolke polymerdesign lavet på en computer og udføre hvert trin i den kemiske reaktion. En fordel:Det nye automatiserede system gør det lettere for ikke-eksperter at skabe polymerer.

Hovedforfatteren er Matthew Tamasi, en Rutgers doktorand. Medforfattere inkluderer ph.d.-studerende Shashank Kosuri og bachelorstuderende Jason DiStefano. En forsker ved Australian Center for Nanomedicine og Center for Advanced Macromolecular Design bidrog til undersøgelsen, som blev finansieret af New Jersey Health Foundation.