Als je de term 'robot' hoort, denk je misschien aan gecompliceerde machines die in fabrieken werken of op andere planeten rondzwerven. Maar "millirobots" kunnen daar verandering in brengen. Het zijn robots ongeveer zo breed als een vinger die op een dag medicijnen kunnen afleveren of minimaal invasieve chirurgie kunnen uitvoeren. Nu rapporteren onderzoekers in ACS Applied Polymer Materials hebben een zachte, biologisch afbreekbare, magnetische millirobot ontwikkeld, geïnspireerd op de loop- en grijpmogelijkheden van insecten.

Sommige zachte millirobots worden al ontwikkeld voor een verscheidenheid aan biomedische toepassingen, dankzij hun kleine formaat en het vermogen om extern te worden aangedreven, vaak door een magnetisch veld. Door hun unieke structuren kunnen ze zich bijvoorbeeld door de hobbelige weefsels van ons maag-darmkanaal kruipen of rollen. Ze kunnen op een dag zelfs worden gecoat in een medicijnoplossing en het medicijn precies daar afleveren waar het nodig is in het lichaam. De meeste millirobots zijn echter gemaakt van niet-afbreekbare materialen, zoals siliconen, wat betekent dat ze operatief moeten worden verwijderd als ze in klinische toepassingen worden gebruikt. Bovendien zijn deze materialen niet zo flexibel en laten ze niet veel fijnafstemming van de eigenschappen van de robot toe, waardoor hun aanpassingsvermogen wordt beperkt. Dus wilden Wanfeng Shang, Yajing Shen en collega's een millirobot maken van zachte, biologisch afbreekbare materialen die kunnen grijpen, rollen en klimmen, maar die vervolgens gemakkelijk kunnen oplossen nadat het werk is gedaan.

Als proof of concept creëerden de onderzoekers een millirobot met behulp van een gelatine-oplossing gemengd met microdeeltjes van ijzeroxide. Door het materiaal boven een permanente magneet te plaatsen, duwden de microdeeltjes in de oplossing de gel naar buiten, waardoor insectenachtige "poten" werden gevormd langs de lijnen van het magnetische veld. Vervolgens werd de hydrogel in de kou geplaatst om hem steviger te maken. De laatste stap was om het materiaal in ammoniumsulfaat te weken om vernetting in de hydrogel te veroorzaken, waardoor het nog sterker wordt. Door verschillende factoren te veranderen, zoals de samenstelling van de ammoniumsulfaatoplossing, de dikte van de gel of de sterkte van het magnetische veld, konden de onderzoekers de eigenschappen afstemmen. Door de hydrogel bijvoorbeeld verder van de magneet te plaatsen, zijn er minder, maar langere benen ontstaan.

Omdat de microdeeltjes van ijzeroxide magnetische kettingen in de gel vormen, zorgde het bewegen van een magneet in de buurt van de hydrogel ervoor dat de benen bogen en een klauwachtige grijpbeweging produceerden. In experimenten greep het materiaal een 3D-geprinte cilinder en een rubberen band en droeg ze elk naar nieuwe locaties. Bovendien testten de onderzoekers het vermogen van de millirobot om een ​​medicijn af te geven door het in een kleurstofoplossing te coaten en het vervolgens door een maagmodel te rollen. Eenmaal op zijn bestemming ontvouwde de robot zich en liet de kleurstof los met strategisch gebruik van magneten. Omdat het is gemaakt met in water oplosbare gelatine, degradeerde de millirobot gemakkelijk in twee dagen in water, waarbij alleen de kleine magnetische deeltjes achterblijven. De onderzoekers zeggen dat de nieuwe millirobot nieuwe mogelijkheden zou kunnen openen voor medicijnafgifte en andere biomedische toepassingen. + Verder verkennen

Op nanovezels gebaseerde biologisch afbreekbare millirobot die medicijnen kan afgeven op gerichte posities in de darmen