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
Собаки, живущие вблизи Чернобыльской АЭС, мутировали и приобрели новые сверхспособности
Ученые насчитали в ДНК псов-мутантов более 400 аномальных генов....
На дне Мертвого моря обнаружены загадочные трубы, извергающие мерцающую жидкость
Эксперты говорят, что это зловещее предупреждение от природы....
Банда мексиканских косаток разработала стратегию охоты на самых больших акул в океане
Эксперты говорят, что это очень жестоко, но крайне эффективно....
Почему найденную в Мексике пирамиду возрастом 1000 лет опять закопали
Подальше положишь — поближе возьмёшь....
Открыт странный полупроводник, который потребляет в миллиард меньше энергии
Ученые совершенно случайно устранили нерешаемую проблему в хранении данных....
Врачи говорят: свинец сделал Америку еще более безумной
Этилированное топливо вызвало 151 млн дополнительных психических расстройств в США....
Рядом с людьми жили странные звери: волков приручали много раз
Но большинство попыток не увенчалось успехом....
В Японии открыли революционный способ получения топлива из воды и солнечного света
Но, как всегда, дьявол скрывается в деталях....
Смертоносное комбо: робот RAVEN получил всё лучшее от птиц, дронов и самолётов
Спасатель, доставщик или орудие убийства — решать владельцу....
Древние американцы питались… как саблезубые тигры
Ученые говорят: поглощали мясо мамонтов буквально тоннами....
Секрет рыжих кошек наконец-то раскрыт
Ген уникального цвета прятался от ученых больше 60 лет....
Миниатюрные черные дыры могут находиться прямо на Земле и даже проникать в наши тела
Американские физики утверждают, что нашли доказательства этого феномена....
Странная груда черепов, найденная в Италии, поставила археологов в тупик
Будет ли разгадан этот детектив каменного века?...
Иная карта чувств: как жители Месопотамии испытывали эмоции на телесном уровне
Об этом узнали по дошедшему до нас миллиону слов....
Загадка исчезающего Средиземноморья: что скрывают морские глубины?
Стало известно, как Европа миллионы лет назад едва не лишилась своего моря....
Самая старая птица на планете готовится снова стать матерью
Самка альбатроса отложила яйцо… в 74 года. Между прочим, 60-е по счету....