مغناطيسات اسفنجية خالية من المعادن لتشغيل الروبوتات وتوجيه عمليات الزرع الطبية (مع فيديو)

16 يناير 2024 (أخبار Nanowerkيمكن قريبًا توجيه "الروبوتات الناعمة"، والأجهزة الطبية والمزروعات، وطرق توصيل الأدوية من الجيل التالي باستخدام المغناطيسية - وذلك بفضل هلام مغناطيسي خالٍ من المعادن طوره باحثون في جامعة ميشيغان ومعهد ماكس بلانك للأنظمة الذكية في عام 2016. شتوتغارت، ألمانيا. هذه المادة هي الأولى من نوعها التي يتم فيها ربط الجزيئات المغناطيسية القائمة على الكربون كيميائيًا بالشبكة الجزيئية للهلام، مما يخلق مغناطيسًا مرنًا وطويل الأمد للروبوتات الناعمة. تم نشر الدراسة التي تصف المادة اليوم في المجلة أمر ("الشبكات الجذرية الجزيئية للمغناطيسات العضوية الناعمة"). إن إنشاء الروبوتات من مواد مرنة يسمح لهم بذلك التواء بطرق فريدة من نوعها, التعامل مع الأشياء الحساسة واستكشاف الأماكن التي لا تستطيع الروبوتات الأخرى القيام بها. سيتم سحق الروبوتات الأكثر صلابة بواسطة ضغط المحيط العميق أو يمكن أن تلحق الضرر بالأنسجة الحساسة في جسم الإنسان، على سبيل المثال. وقال عبدون بينا فرانسيش، الأستاذ المساعد في علوم وهندسة المواد التابع لمعهد الروبوتات في جامعة كاليفورنيا: "إذا جعلت الروبوتات ناعمة، فأنت بحاجة إلى التوصل إلى طرق جديدة لمنحها القوة وجعلها تتحرك حتى تتمكن من القيام بالعمل". جامعة ميشيغان والمؤلف المقابل للدراسة. تحمل بينا-فرانشيش كبسولة هلامية طرية بعد أن تم إعطاؤها خصائصها المغناطيسية. بمجرد تنشيط جزيئات الإيقاع الموجودة في المادة، تتحول المادة إلى اللون البرتقالي. (الصورة: بريندا أهيرن، هندسة ميشيغان) تتحرك النماذج الأولية اليوم عادةً باستخدام الأسلاك الهيدروليكية أو الميكانيكية، مما يتطلب ربط الروبوت بمصدر طاقة أو وحدة تحكم، مما يحد أيضًا من المكان الذي يمكن أن يذهب إليه. ويمكن للمغناطيس أن يطلق العنان لهذه الروبوتات، مما يتيح لها التحرك بواسطة المجالات المغناطيسية. ومع ذلك، فإن المغناطيسات المعدنية التقليدية تقدم مضاعفاتها الخاصة. يمكن أن تقلل من مرونة الروبوتات الناعمة وتكون شديدة السمية بالنسبة لبعض التطبيقات الطبية. يمكن أن يكون الجل الجديد بديلاً غير سام للعمليات الطبية، كما أن إجراء المزيد من التعديلات على البنية الكيميائية للمغناطيس يمكن أن يساعد في تحلله في البيئة وجسم الإنسان. يمكن استخدام هذه المغناطيسات القابلة للتحلل الحيوي في كبسولات يتم توجيهها إلى مواقع مستهدفة من الجسم لإطلاق الدواء. وقالت بينا-فرانشيش: "إذا كانت هذه المواد يمكن أن تتحلل بأمان في جسمك، فلن تضطر إلى استعادتها بعملية جراحية أخرى في وقت لاحق". "لا يزال هذا الأمر استكشافيًا إلى حدٍ ما، لكن هذه المواد يمكن أن تتيح إجراء عمليات طبية أحدث وأرخص في يوم من الأيام."

[المحتوى جزءا لا يتجزأ]

يتكون هلام الفريق فقط من جزيئات ذات أساس كربوني. المكون الرئيسي هو TEMPO، وهو جزيء يحتوي على إلكترون "حر" غير مقترن بإلكترون آخر داخل رابطة ذرية. يدور كل إلكترون TEMPO غير متزاوج في الجل تحت مجال مغناطيسي، مما يجذب الجل إلى المواد المغناطيسية الأخرى. تعمل "جزيئات الارتباط المتقاطع" الإضافية في الجل كإطار يربط جزيئات TEMPO ببنية شبكة صلبة بينما تشكل قفصًا واقيًا حول إلكترونات TEMPO. ويمنع هذا القفص الإلكترونات غير المتزاوجة من تكوين روابط، مما قد يؤدي إلى إزالة الخصائص المغناطيسية للهلام. قال زين تشانغ، طالب الدكتوراه في علوم وهندسة المواد والمؤلف المشارك للدراسة: "لقد قامت الدراسات السابقة بغمر هذه الجزيئات المغناطيسية الصغيرة في مادة هلامية، لكنها يمكن أن تتسرب من الهلام". "من خلال دمج الجزيئات المغناطيسية في شبكة الهلام المترابطة، يتم تثبيتها في الداخل." يضمن قفل جزيئات TEMPO داخل المادة عدم تسرب الجل لجزيئات TEMPO التي قد تكون ضارة إلى الجسم ويسمح للمادة بالاحتفاظ بخصائصها المغناطيسية لأكثر من عام. على الرغم من أنها أضعف من المغناطيسات المعدنية، إلا أن مغناطيسات TEMPO قوية بما يكفي لسحبها وثنيها بمغناطيس آخر. كما أن مغناطيسيتها الأضعف لها بعض الإيجابيات، حيث يمكن تصوير مغناطيسات TEMPO بواسطة التصوير بالرنين المغناطيسي، على عكس المغناطيسات الأقوى التي يمكن أن تشوه صور التصوير بالرنين المغناطيسي إلى درجة عدم الفائدة. وقال ميتين سيتي، المدير السابق لقسم الذكاء الفيزيائي في معهد ماكس بلانك للأنظمة الذكية وباحث في مجال العلوم والتكنولوجيا: "يمكن استخدام الأجهزة الطبية التي تستخدم مغناطيساتنا لتوصيل الأدوية إلى المواقع المستهدفة وقياس التصاق الأنسجة والميكانيكا في الجهاز الهضمي تحت التصوير بالرنين المغناطيسي". المؤلف المقابل للدراسة.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=64426.php