רובוטיקה
חוקרים מפתחים "מיקרורובוטים" היוצרים עצם משלהם
צוות חוקרים באוניברסיטאות לינקופינג בשבדיה ואוקיאמה ביפן פיתח שילוב של חומרים שיכולים להפוך לצורות ולהתקשות. הצוות קיבל השראה מצמיחת העצמות בשלד.
החומר הייחודי מתחיל רך לפני התקשות בתהליך פיתוח עצם המשתמש באותם חומרים הנמצאים בשלד.
אדווין יאגר הוא פרופסור חבר במחלקה לפיזיקה, כימיה וביולוגיה (IFM) באוניברסיטת לינקופינג.
"אנחנו רוצים להשתמש בזה עבור יישומים שבהם חומרים צריכים להיות בעלי תכונות שונות בנקודות זמן שונות. ראשית, החומר רך וגמיש, ולאחר מכן הוא ננעל במקומו כאשר הוא מתקשה. חומר זה יכול לשמש, למשל, שברים מסובכים בעצמות. זה יכול לשמש גם במיקרורובוטים - אפשר היה להזריק את המיקרורובוטים הרכים האלה לגוף דרך מזרק דק, ואז הם יתפתחו ויפתחו עצמות נוקשות משלהם", אומר יאגר.
גילוי ביומולקולה ייחודית
הצוות הגה את הרעיון במהלך ביקור מחקרי ביפן בו נפגש ג'אגר עם הירושי קמיוקה ואמיליו הארה, שעורכים מחקר על עצמות. החוקרים גילו סוג של ביו-מולקולה שיכולה לעורר את צמיחת העצם בפרק זמן קצר, והם תהו האם ניתן לשלב אותה עם מחקר חומרים לפיתוח חומרים חדשים.
המחקר פורסם ב חומרים מתקדמים.
במחקר, הצוות יצר "מיקרורובוט" פשוט שיכול ללבוש צורות שונות ולשנות קשיחות. הם הסתמכו על אלגינט, שהוא חומר ג'ל שבו מגדלים חומר פולימרי בצד אחד. אלגינט הוא גם אלקטרואקטיבי ומשנה את נפחו כאשר מופעל מתח נמוך, וזה גורם למיקרורובוט להתכופף בכיוון מסוים.
לאחר מכן החוקרים צירפו ביומולקולות בצד השני של הג'ל. הביו-מולקולות מאפשרות לחומר הג'ל הרך להתקשות, והן מופקות מקרום התא של סוג תאים החיוני להתפתחות העצם. לאחר מכן ניתן לטבול את החומר במצע תרבית תאים, שהוא סביבה המכילה סידן וזרחן ודומה לגוף. לאחר טבילתו, הביו-מולקולות גורמות לג'ל להתקשות ולהתקשות.
יישומים פוטנציאליים
ישנם יישומים פוטנציאליים רבים לחומר החדש הזה, כגון ריפוי עצמות. כאשר הוא בצורתו הרכה, החומר יכול לעבור לחללים בשברי עצם מסובכים לפני התרחבות. לאחר התקשות, הוא יהווה את הבסיס לבניית עצם חדשה.
החוקרים פרסו את החומר במחקר שלהם, עטפו אותו סביב עצמות עוף. לאחר מכן פותחה העצם המלאכותית וגדלה יחד עם עצמות העוף.
החוקרים יכולים גם לקבוע כיצד המיקרובוט יתכופף על ידי יצירת דפוסים בג'ל. לדוגמה, אם הם יוצרים קווים מאונכים על פני החומר, המיקרורובוט יתכופף בחצי עיגול. אם הם יוצרים קווים אלכסוניים, הוא יתכופף כמו חולץ פקקים.
"על ידי שליטה כיצד החומר מסתובב, אנו יכולים לגרום למיקרורובוט לנוע בדרכים שונות, וגם להשפיע על אופן הפרשת החומר בעצמות שבורות. אנחנו יכולים להטמיע את התנועות האלה במבנה החומר, מה שהופך תוכניות מורכבות להיגוי הרובוטים האלה למיותרות", אומר יאגר.
החוקרים יבדקו כעת יותר את תכונות החומרים וכיצד הם פועלים יחד עם תאים חיים. זה יכול לספק תובנה עמוקה יותר לגבי התאימות הביולוגית של החומרים.
