Gummy-lignende robotter, der kunne hjælpe med at forhindre sygdom

Menneskeligt væv oplever en række mekaniske stimuli, der kan påvirke deres evne til at udføre deres fysiologiske funktioner, såsom at beskytte organer mod skader. Den kontrollerede anvendelse af sådanne stimuli til levende væv in vivo og in vitro har nu vist sig at være medvirkende til at studere de forhold, der fører til sygdom.

Hos EPFL, Selman Sakars forskerhold har udviklet mikromaskiner, der er i stand til mekanisk at stimulere celler og mikrovæv. Disse værktøjer, som drives af kunstige muskler i cellestørrelse, kan udføre komplicerede manipulationsopgaver under fysiologiske forhold i mikroskopisk skala.

Værktøjerne består af mikroaktuatorer og bløde robotanordninger, der aktiveres trådløst af laserstråler. De kan også inkorporere mikrofluidchips, hvilket betyder, at de kan bruges til at udføre kombinatoriske tests, der involverer høj-throughput kemisk og mekanisk stimulering af en række biologiske prøver. Denne forskning er blevet publiceret i Lab on a Chip .

Ligesom lego

Forskerne kom på ideen efter at have observeret bevægelsessystemet i aktion. "Vi ønskede at skabe et modulært system drevet af sammentrækningen af ​​distribuerede aktuatorer og deformationen af ​​kompatible mekanismer, " siger Sakar.

Deres system involverer at samle forskellige hydrogelkomponenter - som om de var legoklodser - for at danne et kompatibelt skelet, og derefter skabe sene-lignende polymerforbindelser mellem skelettet og mikroaktuatorerne. Ved at kombinere mursten og aktuatorer på forskellige måder, forskere kan skabe en række komplicerede mikromaskiner.

"Vores bløde aktuatorer trækker sig hurtigt og effektivt sammen, når de aktiveres af nær-infrarødt lys. Når hele aktuatornetværket i nanoskala trækker sig sammen, den trækker i de omgivende enhedskomponenter og driver maskineriet, " siger Berna Ozkale, undersøgelsens hovedforfatter.

Med denne metode, forskere er i stand til at fjernaktivere flere mikroaktuatorer på bestemte steder - en fingernem tilgang, der producerer exceptionelle resultater. Mikroaktuatorerne fuldfører hver kontraktions-afslapningscyklus på millisekunder med stor belastning.

Ud over dets anvendelighed i grundforskning, denne teknologi tilbyder også praktiske anvendelser. For eksempel, læger kunne bruge disse enheder som bittesmå medicinske implantater til mekanisk at stimulere væv eller til at aktivere mekanismer til on-demand levering af biologiske midler.