Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Robot z hydrożelu
12.08.2013 , Tagi: hydrożel, robotyka, polimery
Robot z hydrożelu
Naukowcy z North Carolina State University odkryli nową technikę wytwarzania funkcjonalnych przyrządów z materiału powstałego na bazie hydrożelu. Jak dowodzą eksperymenty przeprowadzone przez grupę badawczą materiał taki może być modelowany, składany i co ważne może służyć do manipulowania przedmiotami. Jest to pod pewnymi względami realizacja obietnic naukowców na temat technik przyszłości, związanych z tzw. „robotyką miękką” i jej biomedyczną aplikacją.
Sami twórcy pracy dotyczącej manipulatora z hydrożelu stwierdzili, że ich odkrycie przybliża medycynę i inne nauki do rzeczywistego korzystania z technik miękkiej robotyki. Dziedzina ta ma pozwolić na wierne imitowanie systemów biologicznych za pomocą jej wytworów, przy czym ich praca nie będzie ograniczona warunkami wodnymi. Takie rozwiązania pozwolą zdaniem współautora prac Dr Michael Dickey, docenta chemicznej i biomolekularnej inżynierii na zastosowanie wynalezionej techniki do dostarczania leków. Ponadto, jak dodał Dr Orlin Velev, INVISTA Professor of Chemical and Biomolecular Engineering at NC State za pośrednictwem robotyki miękkiej możliwe będą   nawet stwarzanie rusztowania dla tkanek i kierowanie wzrostem komórek.
 
Technika, którą wynaleziono opiera się na zastosowaniu hydrożeli. Ten typ materiału w głównej mierze składa się z wody, a tylko niewielką jego część stanowią cząsteczki odpowiedniego polimeru. Hydrożele są elastyczne, przeświecające i jak dowiedziono biokompatybilne. Najważniejszym rezultatem opisywanych badań było odnalezienie przez badaczy sposobu modyfikacji i modulacji sekcji przy użyciu elektryczności. Użyto miedzianą elektrodę do wprowadzenia dodatnio naładowanych jonów miedzi w materiał. Kationy wiązały się z ujemnie naładowanymi miejscami w polimerowej sieci hydrożelu. To sprawiało, że cząsteczki polimeru wiązały się silnie ze sobą a materiał robił się sztywny i bardziej sprężysty. Wiązanie jakie wystąpiło pomiędzy cząsteczkami biopolimeru dzięki jonom miedzi wytworzyło struktury porównywalne do włókien cząsteczek upakowanych blisko siebie, co powoduje, że hydrożel uginał się lub stawał się elastyczny. Im więcej jonów miedzi umieszczano w hydrożelu za pomocą prądu, tym bardziej szkielet manipulatora wyginał się. Naukowcy byli w stanie za pomocą elektrod pobudzać wyselekcjonowane obszary hydrożelu tak, by powstał swoisty szkielet manipulatora. Co więcej, uzyskane modele jonowe zawieszone w wodzie okazały się być są stabilnymi przez miesiące.
Badacze na podstawie obserwacji wzrostu zachowania sztywności i wyginania w modelowanych sekcjach przeszli do prac, których celem było faktyczne stworzenie hydrożelu manipulującego przedmiotami. 
Naukowcy pracowali więc na segmencie hydrożelu w kształcie V. Kiedy jony miedzi były umieszczane w spodniej części V, hydrożel stawał się elastyczny i zamykał przedmioty w taki sposób, jakby stanowił pincetę. Poprzez wprowadzenie jonów do tylnej części hydrożelu pinceta otwierała się uwalniając przedmiot. 
Zespół badawczy opracował również chwytniki z hydrożelu pobudzane chemicznie. Kształt aktywowanych segmentów materiału przypominał literę X. Gdy hydrożel był zanurzony w etanolu, w warunkach bez pobudzania szkieletu kurczył się. Ponieważ modelowany szkielet był sztywniejszy niż otaczający go hydrożel, X zamykał się jak płatki kwiatu chwytając przedmiot. Kiedy struktura o kształcie X była umiejscowiona w wodzie, hydrożel rozszerzał się, pozwalając płatkom otworzyć się i puścić obiekt. 
 
Walev i Diskey planują wykorzystanie swojej techniki z zakresu robotyki miękkiej do stworzenia ruchomych, biologicznie kompatybilnych przyrządów. Najważniejsze będzie przystosowanie przyrządów do pracy w środowisku bogatym w jony inne niż miedź, takimi jak wapń, które są w organizmach biologicznie istotne.
Źródła

http://phys.org/news/2013-08-soft-robotic-devices-water-based-gels.html 

KOMENTARZE
news

<Maj 2018>

pnwtśrczptsbnd
30
1
2
3
4
5
6
7
9
10
12
13
14
16
18
19
20
22
23
BioForum 2018
2018-05-23 do 2018-05-24
MedTrends
2018-05-23 do 2018-05-24
26
27
28
29
30
31
1
2
3
Newsletter