اخبار فناوری، اخبارتکنولوژی، اخبار علمی و پزشکی، شبکه های اجتماعی، کسب و کار و استارتاپ ها

بیوبات هایی که می توانند شنا کنند: نوآوری در مهندسی زیستی

0

حوزه رباتیک با هدف تقلید از آنچه موجودات بیولوژیکی طبیعی در طول هزاره های تکامل به دست آورده اند – اعمالی مانند حرکت ، سازگاری با محیط یا سنجش. فراتر از روبات های سخت جان ، اخیراً زمینه رباتیک نرم با استفاده از مواد انعطاف پذیر سازگار با محیط سازگارتر از سخت افزارها پدید آمده است. با در نظر داشتن این هدف ، دانشمندان سالها در رباتهای به اصطلاح بیوهیبرید یا بیوبات کار کرده اند که عموماً از بافت عضلانی ، قلبی یا اسکلتی و چهارچوب های مصنوعی تشکیل شده و به ربات های زنده خزنده ، چنگ زننده یا شناکننده دست می یابند. متأسفانه ، بیوبوت های فعلی بسیار از این ذهنیت دور بودند که بتوانند عملکرد موجودات طبیعی را از نظر تحرک و قدرت تقلید کنند.

اکنون محققان موسسه مهندسی زیستی کاتالونیا (IBEC) به سرپرستی پروفسور تحقیقات ICREA ساموئل سانچز بر هر دو چالش غلبه کرده و با استفاده از ابزار مهندسی زیستی به دستیابی به موفقیت در زمینه بیوت ربات ها دست یافته اند. سانچز و همکارانش در IBEC از چاپ سه بعدی و مهندسی برای توسعه بیوبات ها در cm استفاده کرده اند. دامنه ای که می تواند مانند ماهی ها با سرعت بی سابقه ای و با استفاده از انقباض خود به خود مواد مبتنی بر سلولهای عضلانی با اسکلت سازگار بسیار خاص ، شنا کند.

خودآموزی IBEC Biobots از طریق یک اسکلت نوآورانه مهندسی شده:

در حالی که بیشتر محققان معمولاً برای تهیه رباتهای مصنوعی با اسکلت های سفت و سخت کار می کنند ، محققان IBEC از روبات های بیولوژیکی مبتنی بر فنر مارپیچ قابل انعطاف ساخته شده از پلیمری به نام PDMS استفاده کردند که از طریق شبیه سازی طراحی و بهینه سازی شده و سپس با استفاده از فناوری سه بعدی چاپ شد . مزیت این اسکلت ابتکاری در آموزش و توسعه بهتر بافت از طریق خود تحریک مکانیکی بر اثر انقباضات خود به خودی است ، که باعث ایجاد یک حلقه بازخورد به دلیل نیروی بازگرداندن فنر می شود. این رویداد خودآموزی منجر به افزایش عملکرد و نیروی انقباض بیشتر در عملکرد بیوت می شود. چنین فنرهای مارپیچ قبلاً در سیستم زنده رباتیک نرم گنجانده نشده بود.

نمای جانبی بیوبوت شنا در IBEC ، متشکل از هیدروژل مملو از سلول عضلانی و اسکلتی شبیه فنر. این بیوبات ها می توانند خودآموز شوند و سرعت و قدرت شگفت آور را نشان دهند. اعتبار: IBEC

ساموئل سانچز ، استاد تحقیق ICREA در IBEC اظهار داشت: “ما BIOBOTS مهندسی زیستی متشكل از سلولهای عضلانی داریم كه مانند كرم یا ماهی حركت می كنند ، به محرك های الكتریكی واكنش نشان می دهند و به لطف خودآموزی خود با اسكلت چاپی سه بعدی ، نیروها و سرعتی شگفت آور اعمال می كنند.”

علاوه بر ظرفیت “خودآموزی” ، شناگر بیوهیبرید مبتنی بر سلولهای عضلانی اسکلتی که توسط محققان IBEC ساخته شده است ، با سرعتی 791 برابر سریعتر از بیوبوتهای مبتنی بر عضله اسکلتی گزارش شده و قابل مقایسه با سایر بیوشیمرهای مبتنی بر کاردیومیوسیت (بر اساس قلب) کار می کند.

ماریا گویکس ، اولین نویسنده مقاله ، توضیح می دهد: “نیروهای تقویت شده در نتیجه فرآیند خود تحریک باعث می شود که بیوبات ها با 791 برابر سریعترین ربات بیوهیبرید شنا را طراحی کنند.”

اما این بیوبوت های جدید قادر به انجام حرکات دیگری نیز بودند: آنها می توانستند هنگام قرار گرفتن در نزدیکی سطح پایین مایع ، در ساحل حرکت کنند، شبیه سبک شنای برخی ماهی ها در نزدیکی ساحل های کم عمق.

کار Sanchez ، Guix و همکارانش در IBEC درهای جدیدی از رباتهای بیولوژیکی قوی تر و سریعتر را بر اساس سلولهای عضلانی باز می کند که هم برای اهداف محیطی و دارویی و هم برای ساخت پروتزهای بیونیک مورد توجه است. در زمینه زیست پزشکی ، امکان چاپ چنین مدل های عضلانی سه بعدی با عضلات انسان ، فرصت استفاده از چنین دستگاه های بسیار کاربردی برای سیستم عامل های پزشکی برای آزمایش دارو را فراهم می کند.

لینک کوتاه : https://bittly.ir/zHFNV QR:  بیوبات هایی که می توانند شنا کنند: نوآوری در مهندسی زیستی

پیام بگذارید