science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Gummy-achtige robots die ziekten kunnen helpen voorkomen

EPFL-wetenschappers hebben microscopische, op hydrogel gebaseerde spieren die biologisch weefsel kunnen manipuleren en mechanisch kunnen stimuleren. Deze zachte, biocompatibele robots kunnen worden gebruikt voor gerichte therapie en om ziekten te diagnosticeren en te voorkomen. Krediet:Nebahat Yenihayat

Menselijke weefsels ervaren een verscheidenheid aan mechanische stimuli die hun vermogen om hun fysiologische functies uit te voeren kunnen beïnvloeden, zoals het beschermen van organen tegen letsel. De gecontroleerde toepassing van dergelijke stimuli op levende weefsels in vivo en in vitro is nu een hulpmiddel gebleken bij het bestuderen van de omstandigheden die tot ziekte leiden.

Bij EPFL, Het onderzoeksteam van Selman Sakar heeft micromachines ontwikkeld die cellen en microweefsel mechanisch kunnen stimuleren. Deze hulpmiddelen, die worden aangedreven door kunstmatige spieren ter grootte van een cel, kan gecompliceerde manipulatietaken onder fysiologische omstandigheden op microscopische schaal uitvoeren.

De tools bestaan ​​uit micro-actuatoren en zachte robotapparaten die draadloos worden geactiveerd door laserstralen. Ze kunnen ook microfluïdische chips bevatten, wat betekent dat ze kunnen worden gebruikt om combinatorische tests uit te voeren waarbij chemische en mechanische stimulatie met hoge doorvoer van een verscheidenheid aan biologische monsters wordt gebruikt. Dit onderzoek is gepubliceerd in Lab op een chip .

Zoals Lego

De wetenschappers kwamen op het idee na het observeren van het bewegingsapparaat in actie. "We wilden een modulair systeem creëren dat wordt aangedreven door de samentrekking van gedistribueerde actuatoren en de vervorming van conforme mechanismen, ' zegt Sakar.

Hun systeem omvat het assembleren van verschillende hydrogelcomponenten - alsof het Legoblokjes zijn - om een ​​meegaand skelet te vormen, en vervolgens peesachtige polymeerverbindingen te creëren tussen het skelet en de microactuators. Door de stenen en actuatoren op verschillende manieren te combineren, wetenschappers kunnen een reeks gecompliceerde micromachines maken.

Deze hulpmiddelen, die worden aangedreven door kunstmatige spieren ter grootte van een cel, kan gecompliceerde manipulatietaken onder fysiologische omstandigheden op microscopische schaal uitvoeren. Krediet:EPFL

"Onze zachte actuatoren trekken snel en efficiënt samen wanneer ze worden geactiveerd door nabij-infrarood licht. Wanneer het hele actuatornetwerk op nanoschaal samentrekt, het trekt aan de omringende apparaatcomponenten en drijft de machines aan, " zegt Berna Ozkale, hoofdauteur van de studie.

Met deze methode, wetenschappers zijn in staat om op afstand meerdere microactuators op specifieke locaties te activeren - een behendige aanpak die uitzonderlijke resultaten oplevert. De microactuators voltooien elke contractie-ontspanningscyclus in milliseconden met grote belasting.

Naast het nut ervan in fundamenteel onderzoek, deze technologie biedt ook praktische toepassingen. Bijvoorbeeld, artsen zouden deze apparaten kunnen gebruiken als kleine medische implantaten om weefsel mechanisch te stimuleren of om mechanismen te activeren voor de on-demand levering van biologische agentia.