14:51 2022-01-17
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ „microroboți” inspirați de creșterea osoasă care își pot crea propriul os
_ Creșterea osoasă „microroboți” inspirați care își pot crea propriul os
Inspirați de creșterea oaselor din schelet, cercetătorii de la universitățile Linköping din Suedia și Okayama din Japonia au dezvoltat o combinație de materiale care se pot transforma în diverse forme înainte de întărire. Materialul este inițial moale, dar ulterior se întărește printr-un proces de dezvoltare osoasă care utilizează aceleași materiale găsite în schelet.
Când ne naștem, avem goluri în cranii care sunt acoperite de bucăți de conjunctiv moale. țesut numit fontanele. Datorită fontanelelor, craniile noastre pot fi deformate în timpul nașterii și pot trece cu succes prin canalul de naștere. După naștere, țesutul fontanelei se transformă treptat în os dur. Acum, cercetătorii au combinat materiale care seamănă împreună cu acest proces natural.
„Vrem să folosim acest lucru pentru aplicații în care materialele trebuie să aibă proprietăți diferite în momente diferite. În primul rând, materialul este moale și flexibil, și apoi este blocat pe loc când se întărește.Acest material ar putea fi folosit, de exemplu, în fracturi osoase complicate.Ar putea fi folosit și la microroboți—acești microroboți moi ar putea fi injectați în corp printr-o seringă subțire și apoi ei s-ar desfășura și își vor dezvolta propriile oase rigide”, spune Edwin Jager, profesor asociat la Departamentul de Fizică, Chimie și Biologie (IFM) de la Universitatea Linköping.
Ideea a fost născută în timpul unei vizite de cercetare în Japonia, când Omul de știință a materialelor Edwin Jager i-a întâlnit pe Hiroshi Kamioka și Emilio Hara, care efectuează cercetări asupra oaselor. Cercetătorii japonezi au descoperit un fel de biomoleculă care ar putea stimula creșterea osoasă într-o perioadă scurtă de timp. Ar fi posibil să se combine această biomoleculă cu cercetarea materialelor lui Jager, să se dezvolte noi materiale cu rigiditate variabilă?
În studiul care a urmat, publicat în Advanced Materials, cercetătorii au construit un fel de „microrobot” simplu, unul care poate lua forme diferite și poate schimba rigiditatea. Cercetătorii au început cu un material gel numit alginat. Pe o parte a gelului, este crescut un material polimeric. Acest material este electroactiv și își schimbă volumul atunci când se aplică o tensiune scăzută, determinând microrobotul să se îndoaie într-o direcție specificată. Pe cealaltă parte a gelului, cercetătorii au atașat biomolecule care permit materialului moale de gel să se întărească. Aceste biomolecule sunt extrase din membrana celulară a unui tip de celulă care este importantă pentru dezvoltarea oaselor. Când materialul este scufundat într-un mediu de cultură celulară - un mediu care seamănă cu corpul și conține calciu și fosfor - biomoleculele fac gelul să se mineralizeze și să se întărească ca osul.
O aplicație potențială de interes pentru cercetători este vindecarea oaselor. Ideea este că materialul moale, alimentat de polimerul electroactiv, va putea să se manevreze singur în spații în fracturi osoase complicate și să se extindă. Atunci când materialul s-a întărit, poate forma fundația pentru construcția de os nou. În studiul lor, cercetătorii demonstrează că materialul se poate înfășura în jurul oaselor de pui, iar osul artificial care se dezvoltă ulterior crește împreună cu osul de pui.
Făcând modele în gel, cercetătorii pot determina cum microrobotul simplu se va îndoi când se aplică tensiune. Liniile perpendiculare de pe suprafața materialului fac robotul să se îndoaie într-un semicerc, în timp ce liniile diagonale îl fac să se îndoaie ca un tirbușon.
„Prin controlul modului în care materialul se întoarce, putem face microrobotul să se miște în diferite moduri. , și, de asemenea, afectează modul în care materialul se desfășoară în oasele rupte. Putem încorpora aceste mișcări în structura materialului, făcând inutile programe complexe de direcție a acestor roboți", spune Edwin Jager.
Pentru a afla mai multe despre biocompatibilitatea acestei combinații de materiale, cercetătorii caută acum în continuare modul în care proprietățile acesteia funcționează împreună cu celulele vii.
Comentarii:
Adauga Comentariu