O echipă de cercetători de la Universitatea din Waterloo a dezvăluit un salt remarcabil în tehnologia medicală.
Ei au creat materiale inteligente și avansate care vor servi drept fundație pentru o nouă eră a microroboților medicali moi, cheie pentru potențiala transformare a procedurilor medicale, făcându-le mai puțin invazive și mai eficiente.
Condusă de profesorul Hamed Shahsavan de la Departamentul de Inginerie Chimică, această cercetare întruchipează o abordare holistică a proiectării, sintezei, fabricării și manipulării microroboților.
Acești roboți minusculi pot naviga în medii închise și pline de fluide, la fel ca corpul uman, și pot livra încărcături fragile, cum ar fi celule sau țesuturi, în locații precise. În plus, acești roboți sunt biocompatibili și non-toxici, făcându-i ideali pentru aplicații medicale.
Construiți din compozite avansate de hidrogel, acești roboți încorporează nanoparticule de celuloză durabile derivate din plante. Acest amestec unic de materiale permite un control precis și o manevrabilitate mai mare.
„În grupul meu de cercetare, facem o punte între vechi și nou”, a declarat Shahsavan, directorul Smart Materials for Advanced Robotic Technologies (SMART-Lab).
„Introducem microroboții în curs de dezvoltare prin valorificarea materiei moale tradiționale, cum ar fi hidrogelurile, cristale lichide și coloizi”. a adăugat el.
Una dintre cele mai remarcabile caracteristici ale acestor materiale inteligente este capacitatea lor de a-și schimba forma atunci când sunt expuse la stimularea chimică externă, permițând cercetătorilor să programeze schimbarea formei vitale pentru fabricarea roboților moi funcționali.
Astfel, roboții pot fi adaptați pentru sarcini medicale specifice, cum ar fi biopsiile și transportul de celule și țesuturi.
În plus, acești microroboți posedă o calitate unică de auto-vindecare, eliminând nevoia de adezivi tradiționali. Cercetătorii pot tăia și lipi materialul împreună, creând diferite forme pentru diferite proceduri.
Materialul poate fi modificat și cu magnetism pentru a facilita mișcarea acestor roboți moi prin corpul uman. Ca o dovadă a conceptului, cercetătorii au manevrat cu succes un robot mic printr-un labirint controlându-i mișcarea folosind un câmp magnetic. Dovada conceptului a arătat și mobilitatea robotului într-un mediu plin cu HCl.
Acest lucru deschide un tărâm de posibilități pentru livrarea precisă și țintită a medicamentelor, repararea țesuturilor și explorarea corpului uman.
„Inginerii chimiști joacă un rol esențial în împingerea frontierelor cercetării în domeniul micro-roboticii medicale”, a subliniat Shahsavan.
„Abordarea numeroaselor provocări mari în micro-robotică necesită setul de abilități și cunoștințele pe care inginerii chimici le dețin, inclusiv transferul de căldură și masă, mecanica fluidelor, ingineria reacțiilor, polimerii, știința materiei moi și sistemele biochimice.” a adăugat el.
„Suntem poziționați în mod unic pentru a introduce căi inovatoare în acest domeniu în curs de dezvoltare, datorită cunoștințelor și abilităților noastre multidisciplinare.” Mai spune Shahsavan
Punctul culminant al acestei cercetări nu este sfârșitul, ci mai degrabă începutul unei călătorii incitante. Următoarea provocare pentru Shahsavan și grupul său de cercetare este să reducă acești microroboți la dimensiuni submilimetrice.
Grupul de cercetare al profesorului Shahsavan a colaborat îndeaproape cu profesorul Tizazu Mekonnen de la Departamentul de Inginerie Chimică de la Waterloo, profesorul Shirley Tang, decan asociat de știință (cercetare) și profesorul Amirreza Aghakhani de la Universitatea din Stuttgart din Germania.
Rezultatele cercetării lor au fost publicate luna trecută în Nature Communications.
Articol de Răzvan Lupu
