När du hör termen "robot" kanske du tänker på komplicerade maskiner som arbetar i fabriker eller strövar på andra planeter. Men "millirobotar" kanske ändrar på det. De är robotar ungefär lika breda som ett finger som en dag skulle kunna leverera droger eller utföra minimalt invasiv kirurgi. Nu rapporterar forskare i ACS Applied Polymer Materials har utvecklat en mjuk, biologiskt nedbrytbar, magnetisk millirobot inspirerad av insekters gång- och greppförmåga.

Vissa mjuka millirobotar utvecklas redan för en mängd olika biomedicinska tillämpningar, tack vare deras ringa storlek och förmåga att drivas externt, ofta av ett magnetfält. Deras unika strukturer gör att de kan tumma eller rulla sig genom de ojämna vävnaderna i vår mag-tarmkanal, till exempel. De skulle en dag till och med kunna beläggas med en läkemedelslösning och leverera läkemedlet precis där det behövs i kroppen. De flesta millirobotar är dock gjorda av icke-nedbrytbara material, såsom silikon, vilket innebär att de måste avlägsnas kirurgiskt om de används i kliniska tillämpningar. Dessutom är dessa material inte så flexibla och tillåter inte mycket finjustering av robotens egenskaper, vilket begränsar deras anpassningsförmåga. Så, Wanfeng Shang, Yajing Shen och kollegor ville skapa en millirobot av mjuka, biologiskt nedbrytbara material som kan greppa, rulla och klättra, men som sedan lätt löses upp efter att jobbet är klart.

Som ett bevis på konceptet skapade forskarna en millirobot med en gelatinlösning blandad med järnoxidmikropartiklar. Att placera materialet ovanför en permanent magnet fick mikropartiklarna i lösningen att trycka gelén utåt och bilda insektsliknande "ben" längs magnetfältets linjer. Sedan placerades hydrogelen i kylan för att göra den mer fast. Det sista steget var att blötlägga materialet i ammoniumsulfat för att orsaka tvärbindning i hydrogelen, vilket gör den ännu starkare. Genom att förändra olika faktorer, såsom sammansättningen av ammoniumsulfatlösningen, geléns tjocklek eller styrkan på magnetfältet, kunde forskarna justera egenskaperna. Till exempel, att placera hydrogelen längre bort från magneten resulterade i färre, men längre, ben.

Eftersom mikropartiklarna av järnoxid bildar magnetiska kedjor i gelén, fick benen att böjas och producera en kloliknande griprörelse när man flyttade en magnet nära hydrogelen. I experiment grep materialet en 3D-printad cylinder och ett gummiband och bar var och en till nya platser. Dessutom testade forskarna millirobotens förmåga att leverera ett läkemedel genom att belägga det i en färglösning och sedan rulla det genom en magmodell. Väl framme vid sin destination rullade roboten ut och släppte färgämnet med strategisk användning av magneter. Eftersom den är gjord med vattenlösligt gelatin, bröts milliroboten lätt ned i vatten på två dagar och lämnade bara de små magnetiska partiklarna efter sig. Forskarna säger att den nya milliroboten kan öppna upp nya möjligheter för läkemedelsleverans och andra biomedicinska tillämpningar. + Utforska vidare

Nanofiberbaserad biologiskt nedbrytbar millirobot som kan frigöra läkemedel i riktade positioner i tarmen