ربات‌های بیولوژیکی مینیاتوری و ترفندهای جدید

---

به گزارش مکاترونیک نیوز، ربات‌های بیولوژیکی مینیاتوری در ابتدا فقط راه می رفتند ، سپس نور را مشاهده کردند و اکنون آنها به یک ترفند جدید دست یافته‌اند،  آنها همچنین می‌توانند از راه دور کنترل شوند!!!

ربات‌های بیولوژیکی مینیاتوری ترفندهای جدیدی یاد می گیرند!

دانشمندان دانشگاه ایلینویز Urbana-Champaign، دانشگاه نورث وسترن، و موسسات همکار اعلام کردند که به اصطلاح “eBiobots” ترکیبی اولین کسانی هستند که مواد نرم، میکروالکترونیک و ماهیچه های زنده را ادغام می کنند. آنها ماشین های بیولوژیکی در مقیاس سانتی متری خود را که ربات‌های بیولوژیکی مینیاتوری نامیده اند در مجله Science Robotics توضیح دادند.

رشید بشیر، سرپرست و استاد دانشگاه، مهندسی زیستی، دانشگاه ایلینویز و همچنین رئیس دانشکده مهندسی گرینگر در مورد ربات‌های بیولوژیکی مینیاتوری اظهار داشت:

 

ادغام دنیای بیولوژیکی با دنیای میکروالکترونیک و دنیای الکترونیک، هر دو با مزایای بسیار خاص خود، اجازه می دهد تا اکنون این بیوبوت ها و ماشین های الکترونیکی، با عنوان ربات‌های بیولوژیکی مینیاتوری تولید شود که می توانند برای بسیاری از کاربردهای پزشکی، حسی و زیست محیطی در آینده مفید باشند.

گروه تحقیقاتی بشیر ربات‌های زیستی جدیدی را معرفی کرده است که این ربات ها ربات‌های زیستی کوچکی هستند که از بافت ماهیچه‌ای موش رشد کرده روی یک اسکلت پلیمری نرم با چاپ سه بعدی نیرو می‌گیرند. در سال 2012، آنها ربات های زیستی با قابلیت راه رفتن را به تصویر کشیدند. و در سال 2016، آنها ربات های زیستی فعال شده با نور را نشان دادند.

چگونه میتوان پالس‌های نور را به ربات‌های زیستی خارج از محیط آزمایشگاهی رساند؟

روش فعال‌سازی نور توانست تا حدودی کنترل را در اختیار دانشمندان قرار دهد، اما کاربردهای عملی با این سوال  مواجه شد که چگونه میتوان پالس‌های نور را به ربات‌های زیستی خارج از محیط آزمایشگاهی رساند؟

این سوال توسط پروفسور دانشگاه نورث وسترن، John A. Rogers، پیشگام در بیوالکترونیک انعطاف پذیر، که تیمش در ترکیب میکرو ال ای دی های کوچک بدون باتری و میکروالکترونیک های بی سیم تحقیق می کرد پاسخ داده شد و به دانشمندان این امکان را داد تا بتوانند eBiobots را از راه دور کنترل کنند.

John A. Rogers استاد علوم و مهندسی مواد، مهندسی زیست پزشکی و جراحی مغز و اعصاب، دانشگاه نورث وسترن همچنین مدیر موسسه بیوالکترونیک Querrey Simpson:

این ترکیب غیرمعمول فناوری و زیست‌شناسی فرصت‌های گسترده‌ای را در زمینه سیستم‌های مهندسی شده خوددرمانی، یادگیری، تکامل، برقراری ارتباط و خودسازماندهی ایجاد می‌کند. ما احساس می کنیم که میتواند زمینه بسیار مناسبی برای تحقیقات آینده با کاربردهای بالقوه خاص در  زیست پزشکی و نظارت بر محیط زیست باشد.

نویسنده اول ژنگ وی لی، استادیار مهندسی زیست پزشکی در دانشگاه هیوستون :

 دانشمندان تصمیم گرفتند سیم‌های اتصال و باتری‌های سنگین را حذف کنند تا آزادی حرکت لازم برای کاربردهای عملی را به ربات‌های زیستی بدهند. eBiobot ها از سیم پیچ گیرنده برای جمع آوری نیرو و ارائه ولتاژ خروجی کنترل شده برای تغذیه میکرو LED ها استفاده می کنند.

دانشمندان می‌توانند یک سیگنال بی‌سیم را به eBiobots ارسال کنند که به ال‌ای‌دی‌ها نسبت به پالس هشدار می‌دهد. ال‌ای‌دی‌ها عضله مهندسی شده حساس به نور را تحریک می‌کنند تا منقبض شود و در نتیجه پایه‌های پلیمری را به‌گونه‌ای حرکت می‌دهند که ماشین‌ها “راه بروند” .

میکرو ال‌ای‌دی‌ها بسیار هدفمند هستند، بنابراین می‌توانند بخش‌های خاصی از عضله را تحریک کنند و در نتیجه eBiobot را در جهت دلخواه بچرخانند.

مدل‌سازی محاسباتی توسط دانشمندان برای طراحی و تنظیمات eBiobot  و ادغام اجزا برای سرعت، قدرت و مانورپذیری مورد استفاده قرار گرفت. ماتیا گاززولا، استاد علوم مکانیک و مهندسی ایلینوی، سرپرستی طراحی و شبیه‌سازی eBiobots را بر عهده داشت.

گازولا و یکی از نویسندگان Xiaotian Zhang، محقق فوق دکترا در آزمایشگاه Gazzola، بیان کردند که چاپ سه بعدی افزودنی و طراحی تکراری داربست ها چرخه های سریع آزمایش ها و بهبود عملکرد را ممکن می کند.

یانگدوک کیم از ایلینوی، نویسنده اول، که کار را به عنوان یک دانشجوی فارغ التحصیل به پایان رساند، اظهار داشت:

این طرح امکان ادغام آتی میکروالکترونیک اضافی، مانند حسگرهای بیولوژیکی و شیمیایی، یا قطعات داربست چاپ شده با چاپ سه بعدی را برای انجام کارهایی  مانند حمل و نقل یا هل دادن چیزهایی که ربات‌های زیستی تجربه می‌کنند ممکن می‌سازد.

محققان اظهار داشتند که ادغام نورون‌های بیولوژیکی یا حسگرهای الکترونیکی ، eBiobots را قادر می‌سازد تا سموم موجود در محیط اطراف و نشانگرهای زیستی مربوط به بیماری ها را حس کرده و به آنها پاسخ دهد.

ژنگ وی لی، نویسنده اول و استادیار، مهندسی زیست پزشکی، دانشگاه هیوستون:

در ساخت و توسعه اولین ربات بیوالکترونیک هیبریدی، ما درها را به روی الگوی جدیدی از برنامه های کاربردی برای نوآوری مراقبت های بهداشتی، مانند بیوپسی و تجزیه و تحلیل بلادرنگ، حداقل جراحی تهاجمی، یا حتی تشخیص سرطان در بدن انسان باز می کنیم.

این پروژه توسط بنیاد ملی علوم و مؤسسه ملی بهداشت حمایت مالی شد.

 

نام خبرنگار : مریم آموت سر

منبع خبر: azorobotics.com