Новый материал для роботов: гидрогель, который позволит им преодолевать препятствия
Исследователи разработали гидрогель на растительной основе для создания изменяющих форму навигационных небольших роботов, сообщает New Atlas. Их можно применять в биомедицине, включая биопсию и доставку терапевтического груза к клеткам и тканям.
Мягкие микророботы отличаются от жестких тем, что они больше подходят для работы с тканями, поскольку легко проникают в биологические системы или приспосабливаются к ним. Основная сложность заключается в том, что мягкие микророботы должны чувствовать окружающую среду, приспосабливаться к ней и не вызывать иммунный ответ организма.
Новые мягкие роботы длиной максимум 1 см были изготовлены из современных гидрогелевых композитов, включающих экологически чистые наночастицы целлюлозы растительного происхождения. Помимо биосовместимости и нетоксичности, материал является самовосстанавливающимся. Его можно разрезать, а затем склеить обратно без клея или других веществ, чтобы придать ему разные формы для использования в разных приложениях. Гидрогель меняет форму под воздействием химической стимуляции, что позволяет ученым направлять наночастицы целлюлозы по своему желанию и, следовательно, «программировать» изменение формы робота.
Исследователи разработали и протестировали двух маленьких роботов, которые были чувствительны к изменению pH (кислотности). Первый робот был способен захватывать, перемещать и освобождать мягкие биологические грузы различной формы, которые реагируют на изменение pH. Второй робот мог перемещаться через лабиринт, используя дистанционное управление с помощью магнитного поля. Под воздействием соляной кислоты робот поворачивался и отпускал груз после прохождения лабиринта.
Микророботы могут быть использованы в органах тела с высоким естественным уровнем pH. Они также способны переносить кислую среду, например, в мочевом пузыре.
Ученые планируют улучшить конструкцию, прежде чем тестировать ее в реальных условиях. Они также хотят миниатюризировать роботов до наноразмеров для использования в терапии или диагностике.
Разработка гидрогеля растительного происхождения знаменует собой отход от гидрогелей, состоящих из природных полимеров, одним из которых является желатин, полученный из тканей животных. Природные гидрогели используются повсюду — от пищевой промышленности до косметики –, но требуют сбора от животных, что создает этические проблемы. Кроме того, материалы животного происхождения проблематичны для использования у людей из-за возникающего негативного иммунного ответа.
А ученые из университета Суррея в Великобритании создали магнитный гель, который ускоряет заживление ран втрое. Гель воздействует на рану с помощью динамического магнитного поля, стимулирующего рост и восстановление клеток кожи.
