دانشمندان دانشگاه کرنل ربات هایی با اندازه سلول ساخته اند که می توانند توسط امواج فراصوت تغذیه و هدایت شوند. علیرغم اندازه کوچک ، این شناگران میکرو روباتیک-که حرکات آنها از باکتری و اسپرم الهام گرفته شده است-می تواند روزی ابزار جدیدی برای دارورسانی هدفمند باشد.

بیش از یک دهه است که محققان در  آزمایشگاه مینگمینگ وو در حال بررسی و مطالعه مسیرهای ارتباطی ارگانیسم ها از باکتری تا سلول های سرطانی با محیطزیست آن ها و نحوه مهاجرت و حرکت آن ها هستند. هدف ساخت یک میکرو ربات از راه دور است که می تواند در بدن انسان حرکت کند.

تیم وو در ابتدا سعی در طراحی و چاپ سه بعدی یک ربات میکرو داشت که از شیوه استفاده باکتری ها از تاژک برای حرکت خود تقلید می کرد. با این حال مانند هوانوردان اولیه که در ساخت هواپیماهای تقلیدی از پرندگان با شکست مواجه شدند، تلاش این تیم نیز بی نتیجه بود. بنابر این آن ها راهکار دیگری را دنبال کردند. مانع اصلی آن ها منبع تغذیه این ربات بود. همانطور که یک فرد برای راه رفتن نیاز به انرژی دارد، یک میکروربات هم برای شنا کردن باید ابتدا انرژی مورد نیازش تامین شود.

باکتریها و اسپرمها اساساً مواد آلی موجود در مایع اطراف خود را مصرف می کنند و این برای تأمین انرژی آنها کافی است،  اما برای روبات های مهندسی شده این کار سخت است ، زیرا اگر برای تامین انرژی مجبور به حمل یک باتری شوند، ، سنگین شده و حرکت آن ها سخت می شود.

این تیم ایده استفاده از امواج صوتی با فرکانس بالا را مطرح کرد. از آنجا که امواج اولتراسوند بی خطر است، می توان از آن به راحتی در محیط آزمایشگاهی استفاده کرد. علاوه بر این، این فناوری برای مطالعات بالینی توسط سازمان غذا و داروی ایالات متحده ایمن تلقی شده است.

یکی از محققان این تیم، یک شناگر میکرو رباتیک مثلثی ساخت که شبیه حشره ای است که با کشتی موشکی عبور کرده است.

مهمترین ویژگی شناگر یک جفت حفره ای است که در پشت آن حک شده است. از آنجا که مواد رزینی این شناگر آبگریز است، هنگامی که ربات در محلول غوطه ور می شود ، یک حباب کوچک هوا به طور خودکار در هر حفره محبوس می شود. هنگامی که مبدل اولتراسوند روبات را هدف قرار می دهد ، حباب هوا نوسان می کند و گرداب هایی ایجاد می کند – که به جریان رودخانه ای نیز معروف است – که شناگر را به جلو سوق می دهد.

قبلاً مهندسان دیگری شناگران ” تک حبابی ” ساخته بودند، اما محققان کرنل اولین کسانی هستند که نسخه ای از این شناگران را ساختند که از دو حباب استفاده می کند و هر کدام دارای قطر متفاوت در حفره مربوطه خود هستند. با تغییر فرکانس رزونانس امواج صوتی ، محققان می توانند حباب را تحریک کنند یا آنها را با هم تنظیم کنند و در نتیجه کنترل می کنند که شناگر در چه جهتی حرکت کند.

چالش پیش روی محققان ایجاد سازگاری زیستی شناگران خواهد بود تا بتوانند در بین سلولهای خونی که تقریباً هم اندازه هم هستند، حرکت کنند. علاوه بر این شناگران کوچک آینده باید از مواد تجزیه پذیر تشکیل شده باشند تا تعداد زیادی از آن ها بتوانند به طور همزمان ارسال شوند. همانطور که فقط یک اسپرم برای لقاح نیاز به موفقیت دارد ، در اینجا نیز مقدار حجم  یک نکته کلیدی است.

“برای دارو رسانی، شما می توانید گروهی از شناگران میکرو روباتیک داشته باشید و اگر یکی از آنها در طول سفر شکست بخورد، مشکلی پیش نمی آید و این نوع طراحی، یک طراحی قوی است. کوچکتر بودن به معنی ضعیف تر بودن نیست. گاه گروهی از کوچکترها شکست ناپذیرتر هستند و ابزارهای الهام گرفته از طبیعت معمولاً پایدارتر هستند، زیرا طبیعت ثابت کرده است که  می توانند کار کنند و زنده بمانند.

(آزمایشگاه روی تراشه ، “شناگران میکرو روباتیک با الهام از طبیعت که از راه دور با امواج فراصوت کنترل می شوند”).

Lab on a Chip; Biologically inspired micro-robotic swimmers remotely controlled by ultrasound waves

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *