शोधकर्ताओं ने “माइक्रोरोबोट्स” विकसित किए जो अपनी ही हड्डी बनाते हैं

स्वीडन में लिंकोपिंग और जापान में ओकायामा विश्वविद्यालयों के शोधकर्ताओं की एक टीम ने सामग्रियों का ऐसा संयोजन विकसित किया है जो आकार में बदल सकती है और कठोर हो सकती है। टीम को कंकाल में हड्डियों के विकास से प्रेरणा मिली।

विशिष्ट सामग्री शुरू में नरम होती है और फिर हड्डी विकास प्रक्रिया के माध्यम से कठोर हो जाती है जो कंकाल में पाए जाने वाले समान सामग्री का उपयोग करती है।

एडविन जगर लिंकोपिंग विश्वविद्यालय में भौतिकी, रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान (आईएफएम) विभाग में एक एसोसिएट प्रोफेसर हैं।

“हम इसे ऐसे अनुप्रयोगों के लिए उपयोग करना चाहते हैं जहां सामग्री को अलग-अलग समय पर अलग-अलग गुणों की आवश्यकता होती है। पहले, सामग्री नरम और लचीली होती है, और फिर कठोर होने पर यह अपनी जगह स्थिर हो जाती है। यह सामग्री जटिल हड्डी फ्रैक्चर में उपयोग की जा सकती है। यह माइक्रोरोबोट्स में भी उपयोग की जा सकती है – ये नरम माइक्रोरोबोट्स एक पतली सिरिंज के माध्यम से शरीर में इंजेक्ट किए जा सकते हैं, और फिर वे खुलकर अपनी सख्त हड्डियाँ विकसित करेंगे,” जगर कहते हैं।

विशिष्ट बायोमोलेक्यूल की खोज

टीम ने जापान में एक शोध यात्रा के दौरान यह विचार तैयार किया जहां जगर ने हिरोशी कामियोका और एमिलियो हारा से मुलाकात की, जो हड्डियों पर शोध करते हैं। शोधकर्ताओं ने एक प्रकार के बायोमोलेक्यूल की खोज की जो एक छोटे समय में हड्डी विकास को उत्तेजित कर सकता है, और उन्होंने सोचा कि क्या इसे सामग्री अनुसंधान के साथ मिलाकर नए सामग्री विकसित की जा सकती है।

अध्ययन एडवांस्ड मैटेरियल्स में प्रकाशित किया गया था।

अध्ययन में, टीम ने एक सरल “माइक्रोरोबोट” बनाया जो अलग-अलग आकार ले सकता है और कठोरता बदल सकता है। उन्होंने एल्जिनेट पर भरोसा किया, जो एक जेल सामग्री है जहां एक पॉलिमर सामग्री एक तरफ विकसित की जाती है। एल्जिनेट भी इलेक्ट्रोएक्टिव है और जब एक कम वोल्टेज लगाया जाता है, तो इसकी मात्रा बदल जाती है, जिससे माइक्रोरोबोट एक विशिष्ट दिशा में मुड़ जाता है।

शोधकर्ताओं ने जेल के दूसरी तरफ बायोमोलेक्यूल्स जोड़े। बायोमोलेक्यूल्स नरम जेल सामग्री को कठोर करने की अनुमति देते हैं, और वे हड्डियों के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने वाले एक प्रकार की कोशिका की झिल्ली से निकाले जाते हैं। सामग्री तब एक सेल कल्चर माध्यम में डुबोया जा सकता है, जो एक वातावरण है जिसमें कैल्शियम और फॉस्फोरस होता है और शरीर के समान होता है। एक बार जब यह डूब जाता है, तो बायोमोलेक्यूल्स जेल का खनिजीकरण और उसे कठोर बनाने का काम करते हैं।

संभावित अनुप्रयोग

इस नए सामग्री के लिए कई संभावित अनुप्रयोग हैं, जैसे कि हड्डी की मरम्मत। जब यह अपने नरम रूप में होता है, तो सामग्री जटिल हड्डी फ्रैक्चर में जगह ले सकती है और फिर विस्तारित हो सकती है। कठोर होने के बाद, यह नई हड्डी के निर्माण के लिए आधार बनेगी।

शोधकर्ताओं ने अपने अध्ययन में, सामग्री को चिकन की हड्डियों के चारों ओर लपेटा। कृत्रिम हड्डी तब विकसित हुई और चिकन की हड्डियों के साथ एक साथ बढ़ी।

शोधकर्ता जेल में पैटर्न बनाकर यह निर्धारित कर सकते हैं कि माइक्रोरोबोट कैसे मुड़ेगा। उदाहरण के लिए, यदि वे सामग्री की सतह पर लंबवत रेखाएं बनाते हैं, तो माइक्रोरोबोट एक अर्धवृत्त में मुड़ जाएगा। यदि वे तिरछी रेखाएं बनाते हैं, तो यह एक कॉर्कस्क्रू की तरह मुड़ जाएगा।

“सामग्री को कैसे मोड़ना है, इसे नियंत्रित करके, हम माइक्रोरोबोट को विभिन्न तरीकों से चला सकते हैं, और यह भी प्रभावित कर सकते हैं कि सामग्री टूटी हुई हड्डियों में कैसे खुलती है। हम इन आंदोलनों को सामग्री की संरचना में एम्बेड कर सकते हैं, जिससे इन रोबोटों को निर्देशित करने के लिए जटिल कार्यक्रम अनावश्यक हो जाते हैं,” जगर कहते हैं।

शोधकर्ता अब सामग्रियों के गुणों और जीवित कोशिकाओं के साथ उनके काम करने के तरीके के बारे में और गहराई से देखेंगे। इससे सामग्रियों की जैव संगतता के बारे में गहरी जानकारी मिल सकती है।