У миниатюрных биороботов появилось дистанционное управление
У миниатюрных биологических роботов с дистанционным управлением — большой потенциал в медицине, зондировании и мониторинге окружающей среды.
Гибридные эбиоботы (то есть eBiobots, электронные биороботы) — первые, в которых сочетаются мягкие материалы, живые мышцы и микроэлектроника. Об этом заявили исследователи из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн, Северо-Западного университета и сотрудничающих учреждений. Они описали свои биологические машины сантиметрового масштаба в журнале Science Robotics.
— Рашид Башир, соруководитель исследования, профессор биоинженерии и декан инженерного колледжа Грейнджера.
Группа профессора Башира стала пионерами в разработке небольших биологических роботов. Биороботы работают на мышечной ткани мыши, выращенной на мягком полимерном каркасе, напечатанном на 3D-принтере. В 2012 году учёные продемонстрировали ходячих биоботов, а в 2016 году — биоботов, активируемых светом. Активация светом давала исследователям некоторый контроль, но практическое применение было ограничено вопросом доставки световых импульсы биороботам за пределами лабораторий.
Ответ на этот вопрос дал профессор Северо-Западного университета Джон Роджерс, пионер в области гибкой биоэлектроники. Его команда помогла интегрировать в устройства крошечную беспроводную микроэлектронику и микро-светодиоды без батарей. Это позволило исследователям дистанционно управлять эбиоботами.
— Джон Роджерс, профессор материаловедения и инженерии, биомедицинской инженерии и неврологической хирургии в Северо-Западном университете и директор Института биоэлектроники Куэрри Симпсона.
Чтобы предоставить биоботам свободу передвижения для практического применения исследователи решили отказаться от громоздких батарей и проводов. Эбиоботы используют приёмную катушку для сбора энергии и обеспечивают регулируемое выходное напряжение для питания микро-светодиодов, сказал соавтор работы Чжэнвэй Ли, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Университете Хьюстона.
Исследователи могут посылать беспроводной сигнал к эбиоботам, который побуждает светодиоды пульсировать. Светодиоды стимулируют сокращение светочувствительных инженерных мышц, перемещая полимерные ноги так, чтобы машины «ходили». Микро-светодиоды могут активировать определённые участки мышц, заставляя эбиобота поворачиваться в заданном направлении.
Исследователи использовали компьютерное моделирование для оптимизации конструкции эбиобота и интеграции компонентов, чтобы обеспечить надёжность, скорость и маневренность. Профессор механических наук и инженерии штата Иллинойс Маттиа Газзола руководил моделированием и проектированием эбиоботов. Итеративный дизайн и аддитивная 3D-печать каркасов позволили проводить быстрые циклы экспериментов и повышать производительность, сказали Газзола и соавтор исследования Сяотянь Чжан, постдокторант лаборатории Газзолы.
Соавтор работы Янгдок Ким проводил работу в роли аспиранта в Иллинойсе. Он пояснил, что конструкция позволит в будущем интегрировать дополнительную микроэлектронику, такую как химические и биологические датчики или напечатанные на 3D-принтере детали каркаса для транспортировки предметов, с которыми сталкиваются биороботы.
По словам исследователей, интеграция электронных датчиков или биологических нейронов позволит эбиоботам чувствовать токсины в окружающей среде и реагировать на них. Доцент Чжэнвэй Ли добавил, что разработка первого в мире гибридного биоэлектронного робота открывает дверь для инноваций в области здравоохранения, таких как биопсия и немедленные анализы на месте, хирургия с минимальным вмешательством и даже диагностика рака.
Гибридные эбиоботы (то есть eBiobots, электронные биороботы) — первые, в которых сочетаются мягкие материалы, живые мышцы и микроэлектроника. Об этом заявили исследователи из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн, Северо-Западного университета и сотрудничающих учреждений. Они описали свои биологические машины сантиметрового масштаба в журнале Science Robotics.
Интеграция микроэлектроники позволяет объединить биологический мир и мир электроники, с их множеством преимуществ, чтобы производить электронные биороботы и машины
— Рашид Башир, соруководитель исследования, профессор биоинженерии и декан инженерного колледжа Грейнджера.
Группа профессора Башира стала пионерами в разработке небольших биологических роботов. Биороботы работают на мышечной ткани мыши, выращенной на мягком полимерном каркасе, напечатанном на 3D-принтере. В 2012 году учёные продемонстрировали ходячих биоботов, а в 2016 году — биоботов, активируемых светом. Активация светом давала исследователям некоторый контроль, но практическое применение было ограничено вопросом доставки световых импульсы биороботам за пределами лабораторий.
Ответ на этот вопрос дал профессор Северо-Западного университета Джон Роджерс, пионер в области гибкой биоэлектроники. Его команда помогла интегрировать в устройства крошечную беспроводную микроэлектронику и микро-светодиоды без батарей. Это позволило исследователям дистанционно управлять эбиоботами.
Это необычное сочетание технологии и биологии открывает огромные возможности для создания самовосстанавливающихся, обучающихся, развивающихся, общающихся и самоорганизующихся инженерных систем. Мы считаем, что это очень благодатная почва для будущих исследований с потенциалом применения в биомедицине и мониторинге окружающей среды
— Джон Роджерс, профессор материаловедения и инженерии, биомедицинской инженерии и неврологической хирургии в Северо-Западном университете и директор Института биоэлектроники Куэрри Симпсона.
Чтобы предоставить биоботам свободу передвижения для практического применения исследователи решили отказаться от громоздких батарей и проводов. Эбиоботы используют приёмную катушку для сбора энергии и обеспечивают регулируемое выходное напряжение для питания микро-светодиодов, сказал соавтор работы Чжэнвэй Ли, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Университете Хьюстона.
Исследователи могут посылать беспроводной сигнал к эбиоботам, который побуждает светодиоды пульсировать. Светодиоды стимулируют сокращение светочувствительных инженерных мышц, перемещая полимерные ноги так, чтобы машины «ходили». Микро-светодиоды могут активировать определённые участки мышц, заставляя эбиобота поворачиваться в заданном направлении.
Исследователи использовали компьютерное моделирование для оптимизации конструкции эбиобота и интеграции компонентов, чтобы обеспечить надёжность, скорость и маневренность. Профессор механических наук и инженерии штата Иллинойс Маттиа Газзола руководил моделированием и проектированием эбиоботов. Итеративный дизайн и аддитивная 3D-печать каркасов позволили проводить быстрые циклы экспериментов и повышать производительность, сказали Газзола и соавтор исследования Сяотянь Чжан, постдокторант лаборатории Газзолы.
Соавтор работы Янгдок Ким проводил работу в роли аспиранта в Иллинойсе. Он пояснил, что конструкция позволит в будущем интегрировать дополнительную микроэлектронику, такую как химические и биологические датчики или напечатанные на 3D-принтере детали каркаса для транспортировки предметов, с которыми сталкиваются биороботы.
По словам исследователей, интеграция электронных датчиков или биологических нейронов позволит эбиоботам чувствовать токсины в окружающей среде и реагировать на них. Доцент Чжэнвэй Ли добавил, что разработка первого в мире гибридного биоэлектронного робота открывает дверь для инноваций в области здравоохранения, таких как биопсия и немедленные анализы на месте, хирургия с минимальным вмешательством и даже диагностика рака.
- Дмитрий Ладыгин
- youtu.be/MI__Nm6EzvA
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Странный случай: укус змеи подействовал на австралийца спустя 15 часов
Только 10% укушенных на самом деле получают дозу яда....
Собаки поднялись на новую ступень эволюции
Третья стадия одомашнивания — что это значит?...
20 млн жителей США могут остаться без воды
Великие озера поразила небывалая засуха....
Первые оседлые люди в Европе: в Сербии обнаружили дом возрастом 8000 лет
Обгорелое жилище перевернуло представления о ранних поселенцах....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Окаменелости в Индии рассказали о самом раннем случае разделки слонов людьми
Это произошло не менее 300 тысяч лет назад....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....
Режиссер фильма «Я, робот» утверждает, что Илон Маск крадет его идеи
Смех смехом, но новые проекты Маска удивительно похожи на кадры из фильма....