Gummy-подобные роботы. Ткани человека испытывают различные механические раздражители, которые могут повлиять на их способность выполнять свои физиологические функции, такие как защита органов от травм. Контролируемое применение таких стимулов к живым тканям in vivo и in vitro в настоящее время оказалось полезным для изучения условий, которые приводят к заболеванию.

Ученые EPFL разработали микроскопические мышцы на основе гидрогеля, которые могут манипулировать и механически стимулировать биологическую ткань. Эти мягкие, биосовместимые роботы могут использоваться для целевой терапии, а также для диагностики и предотвращения заболеваний. Фото: Небахат Енихаят

В EPFL исследовательская группа Selman Sakar разработала микромашины, способные механически стимулировать клетки и микроткани. Эти инструменты, которые питаются от искусственных мышц размером с клетку, могут выполнять сложные задачи манипуляции в физиологических условиях в микроскопическом масштабе.

Инструменты состоят из микроактюаторов и мягких роботизированных устройств, которые беспроводным способом активируются лазерными лучами. Они также могут включать микрожидкостные чипы, что означает, что они могут использоваться для выполнения комбинаторных испытаний, которые включают в себя высокопроизводительную химическую и механическую стимуляцию различных биологических образцов. Это исследование было опубликовано в лаборатории на чипе.

Как лего

Ученые придумали эту идею после наблюдения за двигательной системой в действии. «Мы хотели создать модульную систему, основанную на сжатии распределенных приводов и деформации соответствующих механизмов», — говорит Сакар.

Их система включает в себя сборку различных компонентов гидрогеля, как если бы они были кирпичами Lego, для формирования гибкого каркаса, а затем создания связей, похожих на сухожилие, между скелетом и микроактюаторами. Комбинируя кирпичи и приводы различными способами, ученые могут создавать множество сложных микромашин.Эти инструменты, которые питаются от искусственных мышц размером с клетку, могут выполнять сложные задачи манипуляции в физиологических условиях в микроскопическом масштабе. Фото: EPFL 

«Наши мягкие приводы срабатывают быстро и эффективно, когда активируются ближним инфракрасным светом. Когда вся сеть наноразмерных исполнительных механизмов сжимается, она воздействует на окружающие компоненты устройства и приводит в действие механизм», — говорит Берна Озкале, ведущий автор исследования.

С помощью этого метода ученые могут удаленно активировать несколько микроактюаторов в определенных местах — ловкий подход, который дает исключительные результаты. Микроактюаторы завершают каждый цикл сокращения-расслабления за миллисекунды с большой деформацией.

В дополнение к своей полезности в фундаментальных исследованиях, эта технология также предлагает практическое применение. Например, врачи могут использовать эти устройства в качестве крошечных медицинских имплантатов для механического стимулирования тканей или для активации механизмов доставки биологических агентов по требованию.

По материалам phys.org