
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

Ученые поражены: у растений есть секретный второй набор корней глубоко под землей
Это не только сенсация в ботанике, это вообще переворот в науке....

Найдено идеальное место для жизни на Марсе
По словам ученых, оно похоже… на нашу Сибирь....

Уникальная находка в Нидерландах: археологи обнаружили римский лагерь далеко за пределами Империи
Как лидар и искусственный интеллект нашли объект-«невидимку» II века....

Тайна разгадана: стало известно, почему большинство кошек предпочитают спать строго на одном боку
Оказалось, что это древний защитный механизм, которому миллионы лет....

Эксперты обнаружили существ, переживших прямой удар астероида, который уничтожил динозавров
Почему конец света — это вовсе не повод, чтобы вымирать?...

32 удивительных подарка за последние 20 лет: ученые пытаются понять, за что косатки «балуют» людей
Природная доброта? Любопытство? Желание выйти на контакт?...

Ученые хотят создать хранилище микробов, чтобы те… не вымерли
Звучит кошмарно, но на самом деле от этого зависит судьба всего человечества....