نسلنوین میکرو رباتها در راه است
نسلنوین
میکرو رباتها در راه است
محققان دانشگاههای لینکوپینگ در سوئد و اوکایاما در ژاپن با الهام از رشد استخوانها، ترکیبی از مواد را توسعه دادند که میتوانند قبل از سختشدن به اشکال مختلف تبدیل شوند. این ماده ابتدا نرم است اما بعد از طریق فرآیندی شبیه رشد استخوان که از همان مواد موجود در اسکلت بدن استفاده میکند، سخت میشود.
وقتی به دنیا میآییم، شکافهایی در جمجمه داریم که با تکههایی از بافت همبند نرم به نام فونتانل پوشانده شده است و به لطف فونتانل است که جمجمه ما میتواند هنگام تولد تغییر شکل دهد و با موفقیت از کانال زایمان عبور کند. پس از زایمان، بافت فونتانل بهتدریج به استخوان سخت تبدیل میشود. اکنون محققان موادی را با هم ترکیب کردهاند که عملکردی شبیه این فرآیند طبیعی دارد.
ادوین جاگر، استاد دانشگاه میگوید: «این میکرورباتهای نرم میتوانند از طریق یک سرنگ نازک به بدن تزریق شوند و سپس با تغییر ساختار، سختشده و موجب رشد استخوانها شوند.»
این ایده در طول یک بازدید تحقیقاتی در ژاپن زمانی مطرح شد که ادوین جاگر، دانشمند علم مواد با هیروشی کامیوکا و امیلیوها ملاقات کرد. آنها در مورد استخوانها تحقیق میکنند. محققان ژاپنی نوعی مولکول زیستی را کشف کرده بودند که میتواند رشد استخوان را در مدت زمان کوتاهی تحریک کند. حال پرسش مهم این بود که آیا میتوان این مولکول زیستی را با تحقیقات مواد جاگر ترکیب کرد تا مواد جدیدی با سختی متغیر تولید کرد؟
در مطالعه جدیدی که مقالهاش در مجله ادونسد متریالز(Advanced Materials) منتشر شد، محققان نوعی «میکروربات» ساده ساختند که میتواند شکلهای مختلفی به خود بگیرد و سفتی خود را تغییر دهد. محققان با یک ماده ژلمانند به نام آلژینات شروع کردند. در یک طرف این ژل، یک ماده پلیمری رشد میکند. این ماده مغناطیسی است و با اعمال ولتاژی کم، حجم خود را تغییر میدهد و باعث میشود میکروربات در جهت مشخصی خم شود.
در طرف دیگر ژل، محققان مولکولهای زیستی را متصل کردند که به مواد نرم ژل اجازه سختشدن میدهد. این مولکولهای زیستی از غشای سلولی نوعی سلول استخراج میشوند که برای رشد استخوان مهم است. وقتی این ماده در یک محیط کشت سلولی غوطه ور میشود (محیطی که شبیه بدن بوده و حاوی کلسیم و فسفر است) مولکولهای زیستی ژل را معدنی میکنند و مانند استخوان سخت میشوند.
یکی از کاربردهای بالقوه موردعلاقه محققان، ترمیم استخوان است. ایده این است که مادهنرم، که از پلیمر الکترواکتیو نیرو میگیرد، بتواند در میان فضاهایی در شکستگیهای استخوانی پیچیده و مانور دهد و منبسط شود. وقتی این ماده سخت شد، میتواند پایهای برای ساخت استخوان جدید تشکیل دهد.
در مطالعه اخیر محققان نشان دادند این ماده میتواند خود را به دور استخوان مرغ بپیچد و استخوان مصنوعی که متعاقبا رشد میکند همراه با استخوان مرغ ترکیب و تکثیر میشود. با ساختن الگوهایی در این ژل محققان میتوانند تعیین کنند چگونه میکروربات هنگام اعمال ولتاژ
خم شود.
محققان برای شناخت بهتر نسبت به زیستسازگاری این ترکیب از مواد اکنون بهدنبال یافتن چگونگی کارکرد خواص آن با سلولهای زنده هستند.
میکرو رباتها در راه است
محققان دانشگاههای لینکوپینگ در سوئد و اوکایاما در ژاپن با الهام از رشد استخوانها، ترکیبی از مواد را توسعه دادند که میتوانند قبل از سختشدن به اشکال مختلف تبدیل شوند. این ماده ابتدا نرم است اما بعد از طریق فرآیندی شبیه رشد استخوان که از همان مواد موجود در اسکلت بدن استفاده میکند، سخت میشود.
وقتی به دنیا میآییم، شکافهایی در جمجمه داریم که با تکههایی از بافت همبند نرم به نام فونتانل پوشانده شده است و به لطف فونتانل است که جمجمه ما میتواند هنگام تولد تغییر شکل دهد و با موفقیت از کانال زایمان عبور کند. پس از زایمان، بافت فونتانل بهتدریج به استخوان سخت تبدیل میشود. اکنون محققان موادی را با هم ترکیب کردهاند که عملکردی شبیه این فرآیند طبیعی دارد.
ادوین جاگر، استاد دانشگاه میگوید: «این میکرورباتهای نرم میتوانند از طریق یک سرنگ نازک به بدن تزریق شوند و سپس با تغییر ساختار، سختشده و موجب رشد استخوانها شوند.»
این ایده در طول یک بازدید تحقیقاتی در ژاپن زمانی مطرح شد که ادوین جاگر، دانشمند علم مواد با هیروشی کامیوکا و امیلیوها ملاقات کرد. آنها در مورد استخوانها تحقیق میکنند. محققان ژاپنی نوعی مولکول زیستی را کشف کرده بودند که میتواند رشد استخوان را در مدت زمان کوتاهی تحریک کند. حال پرسش مهم این بود که آیا میتوان این مولکول زیستی را با تحقیقات مواد جاگر ترکیب کرد تا مواد جدیدی با سختی متغیر تولید کرد؟
در مطالعه جدیدی که مقالهاش در مجله ادونسد متریالز(Advanced Materials) منتشر شد، محققان نوعی «میکروربات» ساده ساختند که میتواند شکلهای مختلفی به خود بگیرد و سفتی خود را تغییر دهد. محققان با یک ماده ژلمانند به نام آلژینات شروع کردند. در یک طرف این ژل، یک ماده پلیمری رشد میکند. این ماده مغناطیسی است و با اعمال ولتاژی کم، حجم خود را تغییر میدهد و باعث میشود میکروربات در جهت مشخصی خم شود.
در طرف دیگر ژل، محققان مولکولهای زیستی را متصل کردند که به مواد نرم ژل اجازه سختشدن میدهد. این مولکولهای زیستی از غشای سلولی نوعی سلول استخراج میشوند که برای رشد استخوان مهم است. وقتی این ماده در یک محیط کشت سلولی غوطه ور میشود (محیطی که شبیه بدن بوده و حاوی کلسیم و فسفر است) مولکولهای زیستی ژل را معدنی میکنند و مانند استخوان سخت میشوند.
یکی از کاربردهای بالقوه موردعلاقه محققان، ترمیم استخوان است. ایده این است که مادهنرم، که از پلیمر الکترواکتیو نیرو میگیرد، بتواند در میان فضاهایی در شکستگیهای استخوانی پیچیده و مانور دهد و منبسط شود. وقتی این ماده سخت شد، میتواند پایهای برای ساخت استخوان جدید تشکیل دهد.
در مطالعه اخیر محققان نشان دادند این ماده میتواند خود را به دور استخوان مرغ بپیچد و استخوان مصنوعی که متعاقبا رشد میکند همراه با استخوان مرغ ترکیب و تکثیر میشود. با ساختن الگوهایی در این ژل محققان میتوانند تعیین کنند چگونه میکروربات هنگام اعمال ولتاژ
خم شود.
محققان برای شناخت بهتر نسبت به زیستسازگاری این ترکیب از مواد اکنون بهدنبال یافتن چگونگی کارکرد خواص آن با سلولهای زنده هستند.