Исследователи с Кафедры биомедицинской инженерии Городского университета Гонконга разработали эластичное, биоразлагаемое устройство, названное ими «миллироботом», которое имитирует способности насекомых ходить и хватать. Об этом сообщает портал TechXplore. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
«Миллироботы» – роботизированные устройства небольших размеров – активно создаются многими исследователями по всему миру. Эластичные их варианты сейчас разрабатываются главным образом для различных биомедицинских приложений – благодаря их небольшому размеру и способностям совершать минимально инвазивные операции, питаясь от внешнего источника, чаще всего – от магнитного поля. Их уникальная структура позволяет им, например, передвигаться или перекатываться через неровные ткани желудочно-кишечного тракта либо доставлять лекарство именно туда, где оно необходимо в организме.
Однако большинство миллироботов сделаны из неразлагаемых материалов, таких как силикон, а это означает, что их придется удалять хирургическим путем, если они используются в клинических целях. Кроме того, эти материалы не такие гибкие и не позволяют точно настраивать свойства робота, что ограничивает его адаптивность.
Теперь ученые из Городского университета Гонконга, при участии профессора Ванфэн Шана из лаборатория робототехники и интеллектуальных систем Шэньчжэньского института передовых технологий Академии наук КНР смогли создать миллиробота из мягких биоразлагаемых материалов, который может хвататься, катиться и карабкаться, как насекомое, но затем безвредно растворяется после выполнения своей работы.
В качестве доказательства своей концепции исследователи создали миллиробота, используя раствор желатина, смешанный с микрочастицами оксида железа. Размещение материала над постоянным магнитом заставляло микрочастицы в растворе выталкивать гель наружу, образуя насекомоподобные «ножки» вдоль линий магнитного поля. Затем гидрогель помещали на холод, чтобы он стал более твердым.
Последним этапом было замачивание материала в сульфате аммония, чтобы вызвать образование поперечных связей в гидрогеле, что сделало его еще прочнее. Изменение различных факторов, таких как состав раствора сульфата аммония, толщина геля или сила магнитного поля, позволяло исследователям настраивать свойства миллиробота. Например, размещение гидрогеля дальше от магнита привело к тому, что его «ноги» стали меньше, но длиннее.
Поскольку микрочастицы оксида железа образуют магнитные цепи внутри геля, перемещение магнита рядом с гидрогелем заставляло «ноги» сгибаться и производить хватательные движения, похожие на действие когтями. В экспериментах миллиробот захватывал напечатанный на 3D-принтере цилиндр и резиновую ленту и перемещал каждую из них в новые места.
Кроме того, исследователи проверили способность миллиробота доставлять лекарство, покрывая его раствором красителя, а затем прокручивая через модель желудка. Оказавшись в пункте назначения, робот развернулся и выпустил тестовую краску, используя магниты.
Поскольку он сделан с использованием водорастворимого желатина, миллиробот легко разлагается в воде за два дня, оставляя после себя только крошечные магнитные частицы. Исследователи говорят, что новый миллиробот может открыть новые возможности для доставки лекарств и других биомедицинских приложений.