تیمی از محققان دانشگاه واترلو از یک جهش قابل توجه در فناوری پزشکی و استفاده از میکرو ربات های گیاهی پرده برداری کرده اند. آنها مواد پیشرفته و هوشمندی ایجاد کرده اند که به عنوان پایه و اساس عصر جدیدی از میکرو ربات های پزشکی نرم عمل میکنند، که کلید تغییر احتمالی رویه های پزشکی از طریق کم تهاجمی تر و کارآمدتر کردن آنهاست.
این تحقیق به رهبری پروفسور حامد شاهسون از گروه مهندسی شیمی، رویکردی جامع برای طراحی، سنتز، ساخت و دستکاری میکرو ربات ها را در بر میگیرد.
این ربات های کوچک میتوانند مانند بدن انسان در محیط های محدود و پر از مایع حرکت کنند و محموله های شکننده مانند سلول ها یا بافت ها را به مکان های دقیق تحویل دهند. علاوه بر این، این رباتها زیست سازگار و غیرسمی هستند و برای کاربردهای پزشکی ایده آل هستند.
این ربات ها که از کامپوزیت های هیدروژل پیشرفته ساخته شده اند، از نانوذرات سلولز پایدار مشتق شده از گیاهان استفاده میکنند. این ترکیب منحصر به فرد از مواد امکان کنترل و مانور دقیق را فراهم می کند.
شاهسون در بیانیه ای گفت: “در گروه تحقیقاتی من، ما در حال پل زدن بین قدیم و جدید هستیم. ما میکرو ربات های گیاهی نوظهور را با استفاده از مواد نرم سنتی مانند هیدروژل ها، کریستال های مایع و کلوئیدها معرفی میکنیم.”
شگفتی های شکل دهنده و خود ترمیم کننده در میکرو ربات های گیاهی
یکی از برجسته ترین ویژگی های این مواد هوشمند، توانایی آنها در تغییر شکل در هنگام قرار گرفتن در معرض تحریک شیمیایی خارجی است که به محققان این امکان را میدهد تا تغییر شکل حیاتی برای ساخت ربات های نرم کاربردی را برنامه ریزی کنند.
بنابراین، رباتها را میتوان برای کارهای پزشکی خاص، مانند بیوپسی و انتقال سلول و بافت، طراحی کرد.
علاوه بر این، این میکرو ربات های گیاهی دارای کیفیت خود ترمیم شوندگی منحصر به فردی هستند که نیاز به چسب های سنتی را از بین می برد. محققان می توانند مواد را برش داده و به هم بچسبانند و اشکال مختلفی را برای رویه های مختلف ایجاد کنند.
این ماده همچنین می تواند با مغناطیس تغییر یابد تا حرکت این ربات های نرم در بدن انسان تسهیل شود. به عنوان اثبات مفهوم، محققان با کنترل یک ربات کوچک با استفاده از یک میدان مغناطیسی، یک ربات کوچک را در پیچ و خم مانور دادند. اثبات مفهوم همچنین تحرک ربات را در محیطی پر از HCl به نمایش گذاشت.
این امر دامنه ای از امکانات را برای تحویل دقیق و هدفمند دارو، ترمیم بافت و کاوش در بدن انسان باز می کند.
شاهسون تاکید کرد: “مهندسان شیمی نقش مهمی در پیشبرد مرزهای تحقیقات میکرو رباتیک پزشکی دارند. رویارویی با بسیاری از چالشهای بزرگ در میکرو رباتیک مستلزم مهارت و دانش مهندسین شیمی از جمله انتقال گرما و جرم، مکانیک سیالات، مهندسی واکنش، پلیمرها، علم ماده نرم و سیستم های بیوشیمیایی است.
ما به لطف دانش و مهارت های چند رشته ای خود، موقعیت منحصر به فردی برای معرفی راه های نوآورانه در این زمینه نوظهور داریم.”
مسیر رسیدن به مقیاس های زیر میلی متری
نقطه اوج این تحقیق پایان نیست، بلکه آغاز یک سفر هیجان انگیز است. چالش بعدی شاهسون و گروه تحقیقاتی او این است که این میکرو ربات های گیاهی را به اندازه های زیر میلیمتری کاهش دهند. باید دید آیا آنها می توانند موفقیت دیگری را در این زمینه رقم بزنند.
گروه تحقیقاتی پروفسور شاهسون با پروفسور تیزازو مکونن از گروه مهندسی شیمی واترلو، پروفسور شرلی تانگ، دانشیار رئیس علوم (پژوهش) و پروفسور امیررضا آقاخانی از دانشگاه اشتوتگارت آلمان همکاری نزدیک داشت.
دیدگاهتان را بنویسید