Gummiartige Roboter öffnen Türen für die Krankheitsforschung

Einen großen Durchbruch bei der Erforschung von Krankheiten haben Wissenschaftler der Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (EPFL) erzielt. Das Team konnte erfolgreich Wege finden, um Zellen und Mikrogewebe in vivo und in vitro mechanisch zu stimulieren.

Die von Selman Sakar geleiteten Forscher entwickelten Mikromaschinen, die unter physiologischen Bedingungen im mikroskopischen Maßstab komplizierte Manipulationsaufgaben ausführen können. Diese neuen Tools werden Ärzten und Wissenschaftlern helfen, die Bedingungen, die Krankheiten verursachen, besser zu verstehen.

Künstliche Muskeln bewegen winzige Werkzeuge

Die leistungsstarken Werkzeuge werden von zellgroßen künstlichen Muskeln angetrieben. Die Werkzeuge bestehen aus Mikroaktuatoren und weichen Robotergeräten, die drahtlos durch Laserstrahlen aktiviert werden, die sowohl eine chemische als auch eine mechanische Stimulation einer Vielzahl von biologischen Proben durchführen können.

"Wir wollten ein modulares System schaffen, das durch die Kontraktion verteilter Aktuatoren und die Verformung nachgiebiger Mechanismen angetrieben wird", sagte Sakar. Das komplette System wird fast lego-ziegelartig aus verschiedenen Hydrogel-Komponenten zusammengesetzt.

Lego-inspiriertes Design

Sobald ein nachgiebiges Gerüst erreicht ist, werden sehnenartige Polymerverbindungen zwischen dem Gerüst und den Mikroaktuatoren hinzugefügt. Durch die unterschiedliche Montage der Steine ​​und Aktuatoren können Wissenschaftler eine Reihe komplizierter Mikromaschinen erstellen.

"Unsere weichen Aktuatoren ziehen sich schnell und effizient zusammen, wenn sie durch nahes Infrarotlicht aktiviert werden. Wenn sich das gesamte Netzwerk von Aktuatoren im Nanomaßstab zusammenzieht, zieht es an den umgebenden Gerätekomponenten und treibt die Maschinen an", sagte Berna Ozkale, die Hauptautorin der Studie.

Mit dieser Methode kann der Wissenschaftler mehrere Mikroaktuatoren an bestimmten Orten aktivieren, die viele Forschungsmöglichkeiten eröffnen.

Die Autoren des Papiers, die ihren neuen Ansatz detailliert beschreiben, sagen, dass ihre neue Technologie von Ärzten für die Verwendung in medizinischen Implantaten angepasst werden könnte, um das Gewebe mechanisch zu stimulieren.

Es könnte auch als On-Demand-Methode zur Abgabe von biologischen Arbeitsstoffen verwendet werden. Die Forschung wird in Lap on a Chip veröffentlicht.

Hydrogel erinnert sich an Formen

Sakars Labor ist auch an einem weiteren spannenden Projekt beteiligt, das neue Wege entwickelt, um mikroskopische Objekte unabhängig von ihrer Form oder Größe in einer flüssigen Umgebung aufzunehmen und zu transportieren.

Im Gegensatz zur Verwendung betätigter Finger erfordert diese neue Transportart weder ein Verständnis der Objektform noch muss der Griffmechanismus voreingestellt werden.

Das System arbeitet mit einem Hydrogel, das sich an seine ursprüngliche Form erinnern kann. Wenn das Gel neben einem Objekt in einem Röhrchen platziert wird, verschlingt es das Objekt und repliziert seine Form. Dem Röhrchen werden Calciumionen zugesetzt, und das Hydrogel wird fest.

Dieser Feststoff kann dann zum Transport des Objekts verwendet werden. Um das Objekt freizusetzen, werden die Calciumionen gegen Kaliumionen ausgetauscht, wodurch die Kugel wieder weich wird.

„Das Hydrogel kann verschiedene Formen annehmen und ist somit eine Art Universalgreifer“, sagt Haiyan Jia, der Hauptautor.

Schau das Video: LEGO Mindstorms - Automatische Schiebetür (Juni 2022).