Биоинженеры из Швеции и Японии построили простого «микроробота», который может принимать различные формы и изменять жесткость. Его потенциально можно использовать для заживления переломов костей, сообщает пресс-служба Линчёпингского университета (Швеция). Результаты работы опубликованы в журнале Advanced Materials.
За основу для «микроробота» ученые взяли гелевой материал под названием альгинат. На одной стороне гелевой структуры они вырастили полимерный материал. Этот материал является электроактивным и меняет свой объем под воздействием тока низкого напряжения, заставляя микроробота изгибаться в заданном направлении. С другой стороны исследователи прикрепили биомолекулы, которые позволяют мягкому гелевому материалу затвердевать. Эти биомолекулы извлекаются из мембраны клеток, важных для развития костей. Когда материал погружают в среду для культивирования клеток, содержащую кальций и фосфор, биомолекулы заставляют гель минерализоваться и твердеть, как кость.
«Микроробота» можно будет использовать для заживления костей. Идея состоит в том, что мягкий материал, питаемый электроактивным полимером, сможет легко заполнять пространства сложных переломов костей и расширяться. Когда материал затвердеет, он может стать основой для строительства новой кости. В своем эксперименте ученые показали, что «микроробот» может оборачиваться вокруг куриной кости, а искусственная кость, которая впоследствии развивается, срастается с куриной костью.
Создавая узоры в геле, исследователи могут определить, как простой микроробот будет изгибаться под электрическим напряжением. Перпендикулярные линии на поверхности материала заставляют робота изгибаться полукругом, а диагональные – по спирали.
«Управляя тем, как материал поворачивается, мы можем заставить микроробота двигаться по-разному, а также влиять на то, как материал разворачивается в сломанных костях. Мы можем встроить эти движения в структуру материала, что позволяет обойтись без сложных программ для управления этими роботами», – отмечают авторы работы.
[Фото: OLOV PLANTHABER/LIU]
