Элементы медицинских роботов

И. Иванов

(«ХиЖ», 2024, №1)

Миниатюрные мягкие роботы могут действовать внутри человеческого тела с минимальными последствиями для его здоровых тканей — оперировать, брать пробу тканей для анализа, перемещать клетки, доставлять лекарства. Чтобы оказаться в нужном месте, робот должен двигаться вместе с жидкостями тела. Мягкая робототехника требует от разработчиков знания биохимии, процессов тепло- и массопереноса, механики жидких сред и свойств полимеров. Ведь при создании таких мягких роботов используют мягкие пластики, гидрогели, жидкие кристаллы, коллоиды.

Все эти материалы и методы изучают в лаборатории новых материалов для роботизированных технологий Университета Ватерлоо, которой руководит профессор факультета Химической инженерии Хамед Щахсаван (Hamed Shahsavan). Недавно его группа разработала умные биосовместимые элементы размером не больше сантиметра для медицинских роботов. Они сделаны из гидрогелей мономеров сульфобетаиновых метакрилатов и асимметричных нанокристаллов целлюлозы.

Эти гидрогелевые композиты обладают анизотропными свойствами. Мягкий элемент из такого композита изменяет свою форму при изменении кислотности среды. Сами изменения можно программировать, задавая начальную ориентацию наночастиц целлюлозы в композите. Этот материал восстанавливается после повреждения, элементы из него можно соединять без склейки. Поэтому собрать можно робот любой конфигурации.

Испытания показали, что элемент мягкого робота из гидрогеля успешно движется по извилистому лабиринту под управлением внешнего магнитного поля, захватывает и перемещает небольшой груз. Следующий шаг ученых — уменьшение размеров элемента робота до миллиметра и меньше. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Разные разности

Почему грызуны постоянно грызут?

Грызуны вынуждены всё время что-то грызть, чтобы стачивать зубы, иначе челюсть перестанет смыкаться. Кроме того, при грызении зубы самозатачиваются, что для животного тоже жизненно важно. Но это не вся правда. Они делают это еще и потому, что им это ...

Микропластик в бутылке

Микропластик — актуальная тема, тревожащая всех нас. Поэтому ученые исследуют окружающую среду в поисках пластиковых частиц микронных размеров. В прошлом году ученые МГУ опубликовали результаты исследования водоемов Московского региона. В этом году в...

Воздушные удобрения

Процесс Габера — Боша, которым сейчас получают аммиак и, значит, азотные удобрения, требует огромных затрат энергии на нагрев и поддержание высокого давления. С этим надо что-то делать. Команда ученых из Стэнфордского университета испытала ...

Китай — лидер мировой науки

Сокращение расходов на науку — это общемировой тренд. В этом смысле Китай — уникальное исключение. По данным ОЭСР, на протяжении как минимум десяти лет Китай постоянно увеличивал общие расходы на исследования почти на 10% в г...