開發(fā)人造肌肉和治療機(jī)器人的智能磁性軟材料
開發(fā)用于藥物輸送的新一代人造肌肉和軟納米機(jī)器人是 4D-BIOMAP 的一些長期目標(biāo)，這是一個由馬德里卡洛斯三世大學(xué) (UC3M) 承擔(dān)的 ERC 研究項(xiàng)目。該項(xiàng)目開發(fā)了跨領(lǐng)域的生物磁力學(xué)方法來刺激和控制生物過程，例如細(xì)胞遷移和增殖、生物體的電生理反應(yīng)以及軟組織病理的起源和發(fā)展。
“該研究項(xiàng)目的總體思路是通過開發(fā)及時的工程應(yīng)用來影響細(xì)胞水平的不同生物過程(即傷口愈合、腦突觸或神經(jīng)系統(tǒng)反應(yīng))”，4D-BIOMAP 的首席研究員、來自 4D-BIOMAP 的首席研究員 Daniel García González 解釋說UC3M 的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)和結(jié)構(gòu)分析系。
所謂的磁活性聚合物正在徹底改變固體力學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域。這些復(fù)合材料由含有磁性顆粒(即鐵)的聚合物基體(即彈性體)組成，這些磁性顆粒通過改變其形狀和體積而發(fā)生機(jī)械反應(yīng)。
“這個想法是外部磁場的應(yīng)用導(dǎo)致材料中的內(nèi)力。這些力會導(dǎo)致其機(jī)械性能發(fā)生變化，例如剛度甚至可能與細(xì)胞系統(tǒng)相互作用的形狀和體積變化”，Daniel García González 解釋說。
研究人員最近與來自 UC3M 結(jié)構(gòu)分析系和生物工程與航空航天工程系的同事在復(fù)合材料 B 部分：工程中發(fā)表了一篇關(guān)于這個主題的科學(xué)文章。在這項(xiàng)跨領(lǐng)域合作中，在原始實(shí)驗(yàn)的推動下，他們提出了一個模型，該模型為設(shè)計(jì)可應(yīng)用于上皮傷口愈合刺激的磁活性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)提供理論指導(dǎo)。
磁機(jī)械響應(yīng)由聚合物基體和磁性顆粒的材料特性決定。研究人員指出，如果這些過程得到控制，則可以開發(fā)其他工程應(yīng)用，例如可以與身體互動的軟機(jī)器人或新一代人造肌肉，他通過比較解釋了這項(xiàng)技術(shù)的潛力：“讓我們想象一下某人誰在沙灘上，想要快步上前。然而，與站在停機(jī)坪或跑道上相比，沙子(機(jī)械環(huán)境)使他們向前移動要困難一些。同樣，在我們的案例中，如果細(xì)胞位于太軟的基材上，則會使其更難以移動。所以，如果我們能夠改變這些基質(zhì)并為細(xì)胞創(chuàng)造這條運(yùn)動軌跡，
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