آهنرباهای بدون فلز برای نیرو دادن به ربات ها و هدایت ایمپلنت های پزشکی (به همراه ویدیو)

آهنرباهای بدون فلز برای نیرو دادن به ربات ها و هدایت ایمپلنت های پزشکی (به همراه ویدیو)

تمبر زمان: 16 ژانویه 2024، ساعت 1:39 بعد از ظهر
گره منبع: 3064197
16 ژانویه 2024 (اخبار نانوورکبه لطف یک ژل مغناطیسی بدون فلز که توسط محققان دانشگاه میشیگان و مؤسسه سیستم‌های هوشمند ماکس پلانک در دانشگاه میشیگان ساخته شده است، «ربات‌های نرم»، دستگاه‌ها و ایمپلنت‌های پزشکی و روش‌های دارورسانی نسل بعدی می‌توانند به زودی با مغناطیس هدایت شوند. اشتوتگارت، آلمان این ماده اولین ماده ای است که در آن مولکول های مغناطیسی مبتنی بر کربن به صورت شیمیایی به شبکه مولکولی یک ژل متصل می شوند و آهنربایی انعطاف پذیر و با عمر طولانی برای روباتیک نرم ایجاد می کنند. مطالعه ای که این مطالب را توصیف می کند امروز در مجله منتشر شد ماده (“Macromolecular Radical Networks for Organic Soft Magnets”). ایجاد ربات ها از مواد انعطاف پذیر به آنها این امکان را می دهد به روش های منحصر به فرد منحرف شوید, با اشیاء ظریف برخورد کنید و مکان هایی را که ربات های دیگر نمی توانند کشف کنند. ربات های سفت و سخت تر توسط ربات خرد می شوند فشار اعماق اقیانوس یا می تواند به بافت های حساس آسیب برساند در بدن انسان، مثلا. Abdon Pena-Francesch، استادیار علوم و مهندسی مواد وابسته به مؤسسه رباتیک در این باره گفت: «اگر روبات‌ها را نرم می‌کنید، باید راه‌های جدیدی برای قدرت دادن به آن‌ها و حرکت دادن آن‌ها به منظور انجام کار پیدا کنید.» دانشگاه میشیگان و نویسنده مربوطه این مطالعه. دستکشی که یک کپسول ژل نرم را در دست گرفته است Pena-Francesch کپسول ژل نرم را بعد از اینکه خاصیت مغناطیسی آن داده شد نگه می دارد. هنگامی که مولکول های تمپو در ماده فعال می شوند، مواد نارنجی می شوند. (تصویر: برندا آهرن، مهندسی میشیگان) نمونه‌های اولیه امروزی معمولاً با سیم‌های هیدرولیک یا مکانیکی حرکت می‌کنند، که نیاز به اتصال ربات به یک منبع تغذیه یا کنترل‌کننده دارد و همچنین جایی که می‌توانند بروند محدود می‌شود. آهنرباها می توانند این ربات ها را آزاد کنند و آنها را قادر می سازند که توسط میدان های مغناطیسی حرکت کنند. با این حال، آهنرباهای فلزی معمولی عوارض خاص خود را دارند. آنها می توانند انعطاف ربات های نرم را کاهش دهند و برای برخی کاربردهای پزشکی بسیار سمی باشند. ژل جدید می تواند جایگزین غیر سمی برای عملیات پزشکی باشد و تغییرات بیشتر در ساختار شیمیایی آهنربا می تواند به تخریب آن در محیط و بدن انسان کمک کند. چنین آهن‌رباهای زیست تخریب‌پذیری را می‌توان در کپسول‌هایی استفاده کرد که به مکان‌های هدفمند بدن هدایت می‌شوند تا دارو را آزاد کنند. Pena-Francesch گفت: "اگر این مواد می توانند به طور ایمن در بدن شما تجزیه شوند، لازم نیست بعداً آنها را با جراحی دیگری بازیابی کنید." این هنوز بسیار اکتشافی است، اما این مواد می‌توانند روزی عملیات‌های پزشکی جدیدتر و ارزان‌تری را ممکن کنند.»

[محتوای جاسازی شده]

ژل این تیم فقط از مولکول های مبتنی بر کربن تشکیل شده است. عنصر کلیدی TEMPO است، مولکولی با یک الکترون "آزاد" که با الکترون دیگری در داخل یک پیوند اتمی جفت نشده است. اسپین هر الکترون TEMPO جفت نشده در ژل تحت یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد که ژل را به سایر مواد مغناطیسی جذب می کند. "مولکول های متقابل" اضافی در ژل مانند یک قاب عمل می کنند که مولکول های TEMPO را به یک ساختار شبکه جامد متصل می کند در حالی که یک قفس محافظ در اطراف الکترون های TEMPO تشکیل می دهد. این قفس از تشکیل پیوندهایی توسط الکترون های جفت نشده جلوگیری می کند که خواص مغناطیسی ژل را از بین می برد. زین ژانگ، دانشجوی دکترای علوم و مهندسی مواد و یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: «مطالعات قبلی این مولکول‌های کوچک مغناطیسی را در ژل خیس می‌کردند، اما ممکن بود از ژل نشت کنند. "با ادغام مولکول های مغناطیسی در شبکه ژل متقابل، آنها در داخل ثابت می شوند." قفل کردن مولکول های TEMPO در داخل مواد تضمین می کند که ژل مولکول های بالقوه مضر TEMPO را به بدن نشت نمی کند و به ماده اجازه می دهد تا خواص مغناطیسی خود را برای بیش از یک سال حفظ کند. در حالی که آهنرباهای TEMPO ضعیف تر از آهنرباهای فلزی هستند، به اندازه کافی قوی هستند که با آهنربای دیگری کشیده و خم شوند. مغناطیس ضعیف‌تر آن‌ها نکات مثبتی نیز دارد—آهن‌ربای‌های TEMPO را می‌توان با MRI عکس‌برداری کرد، برخلاف آهن‌رباهای قوی‌تر که می‌توانند تصاویر MRI را تا حد بی‌فایده منحرف کنند. متین سیتی، مدیر سابق بخش هوش فیزیکی در مؤسسه سیستم های هوشمند ماکس پلانک، گفت: «دستگاه های پزشکی با استفاده از آهنرباهای ما می توانند برای رساندن دارو به مکان های مورد نظر و اندازه گیری چسبندگی بافت و مکانیک در دستگاه گوارش تحت تصویربرداری MRI استفاده شوند. نویسنده مسئول مطالعه

تمبر زمان:

بیشتر از نانورک