Panaliti Ngembangkeun Aktuator Robot Leuleus Penyembuhan Diri

Hiji tim peneliti di Penn State University geus ngembangkeun hiji solusi pikeun maké on actuators robotic lemes alatan aktivitas terus-terusan: a timer penyembuhan, polimér biosynthetic dumasar kana huntu ring cumi. Bahanna mangpaat pikeun aktuator, tapi ogé tiasa diterapkeun dimana waé anu liang leutik tiasa nyababkeun masalah, sapertos jas hazmat.

Numutkeun laporan dina Bahan Alam, "Bahan penyembuhan diri ayeuna gaduh kakurangan anu ngabatesan aplikasi praktisna, sapertos kakuatan penyembuhan anu lemah sareng waktos penyembuhan anu panjang (jam)." 

Ngagambar inspirasi tina mahluk-nyageurkeun diri di alam, para panalungtik nyiptakeun protéin sintétik kakuatan tinggi. Aranjeunna tiasa nyageurkeun diri nyalira sareng karusakan anu katingali.

Melik Demirel nyaéta profésor élmu rékayasa sareng mékanika sareng anu gaduh Korsi Lloyd sareng Dorothy Foehr Huch dina Bahan Biomimétik.

"Tujuan kami nyaéta pikeun nyiptakeun bahan anu tiasa diprogram pikeun nyageurkeun diri kalayan kontrol anu teu pernah aya dina sipat fisikna nganggo biologi sintétik," saurna. 

Panangan Robot sareng Prostétik

Sababaraha mesin robot, sapertos panangan robot sareng suku prostétik, ngandelkeun sendi anu terus-terusan obah. Ieu peryogi bahan anu lemes, sareng sami pikeun ventilator sareng sababaraha jinis alat pelindung pribadi. Bahan-bahan ieu, sareng naon waé anu ngajalanan gerakan anu terus-terusan, aya résiko ngembangkeun cimata sareng retakan leutik, antukna pegat. Kalayan ngagunakeun bahan anu nyageurkeun diri, cimata leutik ieu tiasa gancang dibenerkeun sateuacan aya karusakan anu serius. 

DNA Tandem Ngulang

Tim peneliti nyiptakeun polimér nyageurkeun diri ku ngagunakeun séri ulangan tandem DNA anu diwangun ku asam amino anu dihasilkeun ku duplikasi gen. Tandem repeats mindeng runtuyan pondok molekul nu bisa ngulang sorangan sababaraha kali taya. 

Abdon Pena-Francelsch mangrupikeun panulis utama makalah sareng tilas mahasiswa doktor di lab Demirel.

"Urang éta bisa ngurangan periode penyembuhan 24-jam has pikeun sadetik jadi robot lemes basis protéin urang ayeuna bisa ngalereskeun sorangan langsung," ceuk Abdon Pena-Francelsch. "Di alam, nyageurkeun diri butuh waktos anu lami. Dina hal ieu, téhnologi urang outsmarts alam.

Numutkeun Demirel, polimér nyageurkeun diri tiasa nyageurkeun sorangan ku aplikasi cai, panas, sareng bahkan cahaya. 

"Lamun motong polimér ieu dina satengah, lamun heals eta gains deui 100 persén kakuatan na," ceuk Demirel.

Metin Sitti nyaéta diréktur Departemen Kecerdasan Fisik di Max Planck Instiute pikeun Sistem Cerdas, Stuttgart, Jérman.

"Bahan lemes fisik calakan timer repairing penting pisan pikeun ngawangun mantap sarta lepat-toleran robot lemes sareng actuators dina mangsa nu bakal datang," ceuk Sitti.

Tim éta tiasa nyiptakeun polimér lemes anu nyageurkeun gancang ku nyaluyukeun jumlah ulangan tandem. Éta tiasa nahan kakuatan aslina, sareng dina waktos anu sami, aranjeunna tiasa ngadamel polimér 100% biodegradable sareng 100% tiasa didaur ulang kana polimér anu sami. 

Polimér Berbasis Minyak Bumi

"Urang rék ngaleutikan pamakéan polimér basis minyak bumi keur loba alesan," ceuk Demirel. "Moal lami deui urang bakal béak minyak bumi sareng éta ogé ngotoran sareng nyababkeun pemanasan global. Urang moal tiasa bersaing sareng plastik anu murah pisan. Hiji-hijina jalan pikeun bersaing nyaéta nyayogikeun hal anu polimér dumasar minyak bumi henteu tiasa dikirimkeun sareng nyageurkeun diri nyayogikeun kinerja anu diperyogikeun.

Numutkeun Demirel, seueur polimér dumasar-minyak bumi anu tiasa di-recyclic, tapi kedah janten anu béda. 

Polimér biomimétik tiasa biodegradasi, sareng asam sapertos cuka tiasa ngadaur ulang janten bubuk anu teras tiasa diproduksi janten polimér penyembuhan diri asli. 

Stephanie McElhinny mangrupikeun manajer program biokimia di Kantor Panaliti Angkatan Darat. 

"Panalungtikan ieu illuminates bentang sipat bahan anu jadi diaksés ku ngaliwatan protéin nu aya di alam ngagunakeun pendekatan biologi sintétik," ceuk McElhinny. "Penyembuhan diri gancang sareng kakuatan tinggi tina protéin sintétik ieu nunjukkeun poténsi pendekatan ieu pikeun nganteurkeun bahan novel pikeun aplikasi Angkatan Darat ka hareup, sapertos alat pelindung pribadi atanapi robot fleksibel anu tiasa maneuver dina rohangan anu dipasrahkeun."