Nový magnetický postřikovač transformuje předměty na roboty v měřítku hmyzu pro biomedicínské aplikace

Po přeprogramování se milirobot plazů transformuje z larválního pohybu na harmoniku. Půjčka Hong Kong City University

Snadný způsob výroby myrobotů zakrytím předmětů magnetickým postřikem podobným lepidlu byl vyvinut ve společné studii vědce z University of Hong Kong (CityU). Zakryté objekty poháněné magnetickým polem se mohou plazit, chodit nebo kutálet na různých površích. Jelikož je magnetický povlak biokompatibilní a v případě potřeby se může rozložit na prach, tato technologie ukazuje potenciál pro biomedicínské aplikace, včetně navigace katetrem a podávání léků.

Výzkumný tým vede Dr. Shen Yajin, docent biomedicínského inženýrství na CityU, ve spolupráci s Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT) Čínské akademie věd (CAS). Studie publikovaná v časopise Science Robotics uvádí: „Aglutininový magnetický rozprašovač převádí neživé předměty na biomedicínské použití pro milliroboty.“

https://www.youtube.com/watch?v=EVT2oz6wJ_U:
Snadný způsob výroby mikrobota zakrytím předmětů magnetickým rozprašovačem byl vyvinut ve společné studii vedené vědcem z UniversityU. Protože je magnetický povlak biokompatibilní a lze jej v případě potřeby rozdělit na prach, tato technologie ukazuje potenciál pro biomedicínské použití. Půjčka Hong Kong City University

Transformace objektů „magnetické membrány“ na mikroboty

Vědci vyvíjejí roboty v řádu milibrotů nebo hmyzu, které lze přizpůsobit průzkumným a biomedicínským aplikacím v různých prostředích.

Výzkumný tým Dr. Shena zaujal jednoduchý přístup k budování mikrobotů zakrytím předmětů magnetickým postřikem podobným lepidlu nazývaným M-spray. „Naší myšlenkou je, že nosením tohoto„ magnetického pláště “můžeme z jakéhokoli předmětu udělat robota, který bude řídit jeho pohyb. „M-sprej, který jsme vyvinuli, se může držet na cílovém objektu,‚ aktivovat ‘objekt, když běží magnetické pole, “vysvětlil Dr. Shen.

Tým Dr. Shen v CityU

Dr. Shen (uprostřed) Městský tým na CityU. Půjčka Hong Kong City University

M-postřikovač vyrobený z polyvinylalkoholu (PVA), částice lepku a železa mohou pevně přilnout k drsným a hladkým povrchům jednoho (1D), dvou (2D) nebo trojrozměrných (3D) objektů najednou. Film vytvořený na povrchu má tloušťku asi 0,1 až 0,25 mm, což je dostatečně tenký materiál, aby si zachoval původní velikost, tvar a strukturu předmětů.

Po zakrytí objektu M-sprejem jej vědci zmagnetizovali v jednom nebo více magnetických směrech, které mohly ovládat pohyb objektu v magnetickém poli. Poté aplikovali teplo na předmět, dokud povlak neztuhl.

Tímto způsobem lze při manipulaci s magnetickým polem objekty transformovat na mikroboty v různých režimech pohybu, jako je plazení, otáčení, chůze, válcování, sklo, kůže a dřevo na různých površích. Tým demonstroval tuto vlastnost pomocí bavlněné nitě (1D), origami (2D hladká rovina), polydimethylsiloxanového (PDMS) filmu (2D zakřivený / měkký povrch) ելով transformace plastové trubky (3D kulatý objekt) na robota s měkkým pásem համապատասխան pohyblivého robota և.

Přeprogramování na vyžádání pro změnu režimu přenosu

Pozoruhodné pro tento přístup je, že tým může na žádost přeprogramovat režim pohybu millirobot.

Spoluautor tohoto příspěvku, pan Ian Xiong vysvětlil, že konvenční počáteční struktura robota je obvykle po konstrukci pevná, což omezuje jeho všestrannost v pohybu. Avšak úplným navlhčením těsně spojeného povlaku M-spreje, aby se z něj stalo lepidlo podobné lepidlu, a poté nanesením silného magnetického pole lze změnit směr zarovnání vyrovnání rozložení M-sprejového povlaku M.

Přeprogramování Millirobota na vyžádání

Po přeprogramování se milirobot plazů transformuje z larválního pohybu na harmoniku. Půjčka Hong Kong City University

Jejich experimenty ukázaly, že stejný mikrobot může přepínat mezi různými režimy pohybu, například pomalým 2D koncertním pohybem, aby se přesunul z rychlejší 3D housenky do užšího prostoru v širším prostředí.

Schopnost navigovat v zkazitelném majetku

Přeprogramovatelná funkce je také užitečná pro navigaci k cílům. Za účelem prozkoumání potenciálu biomedicínských programů tým experimentoval s katétry, které se široce používají k léčbě nemocí nebo k umístění implantátů do těla. Ukázali, že katétry potažené M-sprejem mohou provádět ostré nebo hladké zatáčky. A účinek toku krve / tekutiny na katétry M-spreje byl omezen schopností pohybovat se stabilitou.

Recyklací M-povlaku různých částí bavlněné příze na základě dodávacího prostředí později prokázali, že by bylo možné dosáhnout rychlého řízení – hladkého průchodu nepravidelnou, úzkou strukturou. Dr. Shen poznamenal, že z klinického hlediska to může zabránit náhlému ochabnutí stěny hrdla během zavádění. „Přeprogramování podle úkolů slibuje slibný potenciál pro manipulaci katétru v komplexním jícnu, cévě a močové trubici, kde je vždy nutná navigace,“ řekl.

Dalším důležitým rysem této technologie je, že manipulací s magnetickým polem lze M-sprejový povlak rozdělit na prášek na vyžádání. „Všechny suroviny M-laku, zejména PVA, částice lepku a železa, jsou biokompatibilní. Rozložený povlak může být lidským tělem absorbován nebo uvolněn, “uvedl Dr. Shen a zdůraznil, že vedlejší účinky degradace M-postřikem jsou zanedbatelné.

Úspěšné dodání léků do králičího žaludku

Pro další testování proveditelnosti a účinnosti M-spreje pro podávání léčiva tým provedl in vivo test s tobolkou potaženou králičí M-sprejem. Během procesu porodu byli králíci anestetizováni a poloha tobolky byla vrácena do žaludku pomocí rentgenových snímků. Když kapsle dosáhla své cílové oblasti, vědci demontovali povlak pomocí kolísavého magnetického pole. „Řízené rozpouštěcí vlastnosti M-spreje umožňují, aby byl lék dodáván do cílového místa, místo aby byl dispergován v orgánu,“ dodal Dr. Shen.

Přestože se povlak M-spreje začne rozkládat za osm minut v silně kyselém prostředí (hodnota pH 1), tým ukázal, že další vrstva PVA na povrchu povlaku M-sprej ho může prodloužit asi o 15 minut. A pokud jsou železné částice nahrazeny částicemi niklu, může povlak zůstat stabilní ve vysoce kyselém prostředí i po 30 minutách.

„Výsledky našeho experimentu ukázaly, že pomocí M-spreje lze vyrobit různé mikroboty, které se přizpůsobí různým prostředím, povrchovým podmínkám a překážkám. „Doufáme, že tato stavební strategie může usnadnit vývoj a použití mikrobotů v různých oblastech, jako je aktivní doprava, mobilní senzory a zařízení, zejména pro úkoly omezené prostorem,“ řekl Dr. Shen.

Odkaz. 2020 18. listopadu Vědecká robotika,
DOI: 10.1126 / scirobotics.abc8191:

Dr. Shen z CityU և Dr. Wu Xinyu z CIAT CAS jsou spoluautoři dokumentu. Prvními autory jsou postgraduální student Mr.U BME. Ian Xiong և Dr. Shang Wangfeng ze společnosti SIAT CAS. Dalšími spoluautory jsou Dr. Shen Haojian, noví postgraduální studenti týmu Dr. Shen, Dr. Liu Yanting a pan Ian Lew, slečna Tan Rong.

Studii podpořila Čínská národní vědecká nadace a Rada pro výzkumné granty v Hongkongu.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naneste na krém Deep Heat

Podle Experimentální biologie 6. května 2021 Studie odhalila zvýšení aerobního výkonu u sportovců, kteří používali krém s hlubokým teplem bez lékařského předpisu. Hluboké tepelné krémy, které sportovci...

Skladování obnovitelné energie v kamenech místo lithiových baterií

V případě přebytku elektřiny z větru nebo slunce se energetická rezerva nabije. To se děje prostřednictvím systému kompresorů a turbín, které čerpají tepelnou...

Byly vyvinuty ploché nudle, které se při vaření transformují do tvaru

CMU Lab vede vývoj nudlí, které se při vaření transformují do tvaru. Fotografický kredit: Carnegie Mellon University Ploché nudle zajišťují udržitelnější balení, přepravu a...

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Newsletter

Subscribe to stay updated.