Lágy, fémmentes mágnesek a robotok meghajtására és az orvosi implantátumok vezetésére (videóval)

16. január 2024 (Nanowerk News) A „puha robotokat”, az orvosi eszközöket és az implantátumokat, valamint a következő generációs gyógyszerbejuttatási módszereket hamarosan a mágnesesség irányíthatja – a Michigani Egyetem és a Max Planck Intelligens Rendszerek Intézete kutatói által kifejlesztett fémmentes mágneses gélnek köszönhetően. Stuttgart, Németország. Az anyag az első, amelyben szénalapú, mágneses molekulák kémiailag kötődnek egy gél molekuláris hálózatához, így rugalmas, hosszú élettartamú mágnest hoznak létre a lágy robotika számára. Az anyagot leíró tanulmány ma jelent meg a folyóiratban Anyag (“Macromolecular Radical Networks for Organic Soft Magnets”). A rugalmas anyagokból robotok létrehozása lehetővé teszi számukra egyedi módon torzul, kényes tárgyakat kezelni és fedezzen fel olyan helyeket, amelyeket más robotok nem tudnak. A merevebb robotokat összetörné a mély óceán nyomása vagy károsíthatja az érzékeny szöveteket az emberi testben, például. „Ha puhává teszed a robotokat, új módszereket kell kitalálnod, hogy erőt adj nekik, és mozgasd őket, hogy képesek legyenek dolgozni” – mondta Abdon Pena-Francesch, a Robotics Institute munkatársa, az anyagtudomány és a mérnöki adjunktus. a Michigani Egyetem és a tanulmány megfelelő szerzője. A Pena-Francesch megtartja a lágy gél kapszulát, miután megkapta mágneses tulajdonságait. Amint az anyagban lévő tempómolekulák aktiválódnak, az anyag narancssárgává válik. (Kép: Brenda Ahearn, Michigan Engineering) A mai prototípusok jellemzően hidraulikával vagy mechanikus vezetékekkel mozognak, amihez a robotot áramforráshoz vagy vezérlőhöz kell kötni, ezzel is korlátozva, hogy merre haladhatnak. A mágnesek felszabadíthatják ezeket a robotokat, lehetővé téve, hogy mágneses mezők mozgatják őket. A hagyományos fémmágnesek azonban saját bonyodalmakat vezetnek be. Csökkenthetik a puha robotok rugalmasságát, és túl mérgezőek lehetnek egyes orvosi alkalmazásokhoz. Az új gél nem mérgező alternatíva lehet az orvosi műveletekhez, és a mágnes kémiai szerkezetének további módosításai elősegíthetik a lebomlását a környezetben és az emberi szervezetben. Az ilyen biológiailag lebomló mágneseket kapszulákban lehet használni, amelyeket a test meghatározott helyeire vezetnek, hogy gyógyszert szabadítsanak fel. "Ha ezek az anyagok biztonságosan lebomlanak a szervezetben, akkor nem kell később egy másik műtéttel kinyernie őket" - mondta Pena-Francesch. "Ez még meglehetősen feltáró jellegű, de ezek az anyagok egy nap újabb, olcsóbb orvosi beavatkozásokat tesznek lehetővé."

[Beágyazott tartalmat]

A csapat gélje kizárólag szénalapú molekulákból áll. A kulcsfontosságú összetevő a TEMPO, egy olyan „szabad” elektront tartalmazó molekula, amely nincs párosítva egy másik elektronnal egy atomi kötésen belül. A gélben lévő minden párosítatlan TEMPO-elektron spinje mágneses térbe illeszkedik, ami vonzza a gélt más mágneses anyagokhoz. A gélben további „térhálósító molekulák” úgy működnek, mint egy keret, amely összeköti a TEMPO molekulákat egy szilárd hálózati szerkezettel, miközben védőketrecet képez a TEMPO elektronok körül. Ez a ketrec megakadályozza, hogy a párosítatlan elektronok kötéseket alkossanak, ami eltávolítaná a gél mágneses tulajdonságait. "A korábbi vizsgálatok ezeket a kis, mágneses molekulákat géllé áztatták, de kiszivároghattak a gélből" - mondta Zane Zhang, anyagtudományi és mérnöki doktorandusz, a tanulmány társszerzője. "Azáltal, hogy a mágneses molekulákat integrálják a térhálósított gélhálózatba, azok a belsejében rögzülnek." A TEMPO molekulák anyagon belüli zárása biztosítja, hogy a gél ne szivárogjon ki potenciálisan káros TEMPO molekulákat a szervezetbe, és lehetővé teszi, hogy az anyag több mint egy évig megőrizze mágneses tulajdonságait. Bár gyengébbek, mint a fémes mágnesek, a TEMPO mágnesek elég erősek ahhoz, hogy egy másik mágnessel húzzák és hajlítsák őket. A gyengébb mágnesességüknek is vannak előnyei – a TEMPO mágnesek MRI-vel lefényképezhetők, ellentétben az erősebb mágnesekkel, amelyek a használhatatlanságig torzíthatják az MRI-képeket. "A mágneseinket használó orvosi eszközök felhasználhatók gyógyszerek célterületre történő eljuttatására, valamint a szövetek adhéziójának és mechanikájának mérésére a GI traktusban MRI képalkotás során" - mondta Metin Sitti, a Max Planck Intelligens Rendszerek Intézetének fizikai intelligencia osztályának korábbi igazgatója. a tanulmány megfelelő szerzője.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=64426.php