Mikroskobik Yumuşak Robotlar Hastalıkları Önlüyor

İnsan dokuları, organları yaralanmaya karşı korumak gibi fizyolojik işlevlerini yerine getirme yeteneklerini etkileyebilen çeşitli mekanik uyaranlara maruz kalırlar. Bu tür uyaranların canlı dokulara in vivo ve in vitro olarak kontrollü bir şekilde uygulanmasının, hastalığa yol açan koşulları incelemek için etkili olduğu kanıtlandı.



Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne’dan Selman Sakar'ın araştırma ekibi, hücreleri ve mikro dokuları mekanik olarak uyarabilen mikro makineler geliştirdi. Hücre büyüklüğünde yapay kaslarla çalışan bu aletler, fizyolojik koşullar altında mikroskobik ölçekte karmaşık manipülasyon görevlerini gerçekleştirebiliyor.



Aletler, mikro-aktüatörler ve lazer ışınları tarafından kablosuz olarak etkinleştirilen yumuşak robotik cihazlardan oluşuyor. Mikro-akışkan çipler da içerebiliyor ve böylece çeşitli biyolojik numunelerin yüksek verimli kimyasal ve mekanik stimülasyonunu içeren kombinasyon testlerini yapabiliyor.



Biyolojik dokuyu manipüle edebilen ve mekanik olarak uyarabilen mikroskobik, hidrojel bazlı kaslara sahip, yumuşak ve biyo-uyumlu robotlar, hedefe yönelik terapi uygulamak ve hastalığın teşhisi ve önlenmesine yardımcı olmak için kullanılabiliyor.



Araştırmacılar, aksiyon halindeki lokomotor sistemi gözlemledikten sonra bu fikri geliştirdiler. Selman Sakar proje fikrini, “Dağıtılmış aktüatörlerin kasılması ve uyumlu mekanizmaların deformasyonu ile güçlendirilen modüler bir sistem oluşturmak istedik.” diye açıklıyor.



Sistem, uyumlu bir iskelet oluşturmak için çeşitli hidrojel bileşenleri (Lego tuğlalarıymış gibi) bir araya getirmeye ve ardından iskelet ile mikro-düzenleyiciler arasında tendon benzeri polimer bağlantılar oluşturmaya dayanıyor.



Çalışmanın baş yazarı Berna Özkale, "Yumuşak aktüatörlerimiz, yakın kızılötesi ışıkla etkinleştirildiğinde hızlıca kasılıyor. Tüm nano ölçekli aktüatör ağı kasıldığında, çevresindeki cihaz bileşenlerini çekiyor ve makineye güç veriyor.” diyor.



Bu yöntemle bilim insanları, belirli yerlerde birden fazla mikro-aktüaörü uzaktan aktif hale getirebiliyor. Mikro-aktiüatörler her kasılma-gevşeme döngüsünü milisaniyeler içinde tamamlıyor.



Bu teknoloji doktorlar tarafından, dokuyu mekanik olarak uyarmak veya talep üzerine biyolojik ajanların verilmesinde mekanizmaları harekete geçirmek için minik tıbbi implantlar olarak kullanılabilir.



Araştırma Lab on the Chip dergisinde yayınlandı.