Учёные научились манипулировать ростом псевдоорганики для «мягких» роботов
Совместные усилия исследователей из Технологического университета Наньян в Сингапур (NTU Singapore) и Университета Карнеги-Меллона увенчались успехом — учёные разработали метод выращивания гидрогеля, который более точно воспроизводит форму и структуру растительной или животной ткани. Среди облагодетельствованных этим открытием явно будут «мягкие» роботы и медицина.
Когда такие ткани выращиваются естественным образом, разные области растут с разной скоростью, что может привести (и приводит) к очень сложным формам. Исследователи подражали природе в своём подходе, манипулируя концентрацией кислорода, чтобы создать желаемые конструкции. Более высокая концентрация кислорода подавляла сшивание (образование химических связей) между химическими веществами, что препятствовало росту исходной псевдоорганики.
Этот процесс может быть дополнен механическими ограничителями, вроде мягкой проволоки или стеклянной подложки, которые могут образовывать химические связи с гелем. Это может привести к самосборке вещества, что позволит построить всевозможные причудливые конструкции.
Современные методы создают трёхмерную структуру путем добавления или удаления слоев материала. Чтобы этот процесс был успешным, пористый гидрогель должен подражать процессу разрастания и пролиферации живых тканей посредством непрерывной полимеризации.
Гидрогели обычно используются в тканевой инженерии и в области мягкой робототехники. Есть надежда, поскольку этот процесс можно сделать более управляемым, получить вещества еще более эффективные для этих целей.
Наши органы обладают различными специализациями, которые позволяют им хорошо выполнять свою работу — например, тонкая кишка покрыта микроскопическими складками, называемыми ворсинами, которые увеличивают её способность поглощать питательные вещества, увеличивая площадь поверхности. Формирование структур с использованием этого нового процесса позволит нам лучше тиражировать такую сложную архитектуру.
Считается, что достижения в области мягкой робототехники могут оказать глубокое влияние как на следующую волну роботов, так и на нашу способность создавать синтетические органы и продвинутое протезирование. Мы уже можем производить искусственные мышцы и работающие трёхмерные напечатанные сердца, но лучшая способность имитировать биологические ткани поможет продвинуть эти усилия еще дальше.
Гидрогели с контролируемым ростом и структурой могут оказаться очень полезными при разработке антропоподобных роботов. Если мы сможем подражать тому, как наша мягкая мускулатура взаимодействует с нашими жёсткими скелетами, то мы сможем дать этим творениям гораздо более широкий диапазон действий.
26.12.2017 15:30
