26 februari 2024 (Nanowerk Nieuws) Ultraviolette laserverwerking is een veelbelovende techniek voor het ontwikkelen van ingewikkelde microstructuren, die complexe uitlijning van spiercellen mogelijk maken, wat nodig is voor het bouwen van levensechte biohybride actuatoren, zoals aangetoond door onderzoekers van Tokyo Tech. Vergeleken met traditionele complexe methoden maakt deze innovatieve techniek eenvoudige en snelle fabricage van microstructuren met ingewikkelde patronen mogelijk voor het bereiken van verschillende spiercelopstellingen, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor biohybride actuatoren die in staat zijn tot complexe, flexibele bewegingen. Biomimetische robots, die de bewegingen en biologische functies van levende organismen nabootsen, vormen een fascinerend onderzoeksgebied dat niet alleen kan leiden tot efficiëntere robots, maar ook kan dienen als platform voor het begrijpen van de spierbiologie. Hiervan hebben biohybride actuatoren, bestaande uit zachte materialen en spiercellen die de krachten van echte spieren kunnen repliceren, het potentieel om levensechte bewegingen en functies te bereiken, waaronder zelfgenezing, hoge efficiëntie en een hoge kracht-gewichtsverhouding. verhouding, die moeilijk waren voor traditionele omvangrijke robots die zware energiebronnen nodig hebben. Eén manier om deze levensechte bewegingen te realiseren is door spiercellen op een anisotrope manier in biohybride actuatoren te rangschikken. Dit houdt in dat ze in een specifiek patroon worden uitgelijnd, waarbij ze in verschillende richtingen zijn georiënteerd, zoals wat wordt aangetroffen in levende organismen. Hoewel eerdere studies biohybride actuatoren hebben gerapporteerd met aanzienlijke beweging met behulp van deze techniek, hebben ze zich vooral gericht op het anisotropisch uitlijnen van spiercellen in een rechte lijn, resulterend in slechts eenvoudige bewegingen, in tegenstelling tot de complexe beweging van natuurlijk spierweefsel zoals draaien, buigen, en krimpen. Echte spierweefsels hebben een complexe opstelling van spiercellen, inclusief gebogen en spiraalvormige patronen. Het creëren van dergelijke complexe arrangementen vereist de vorming van gebogen microgroeven (MG's) op een substraat, die vervolgens dienen als gids voor het uitlijnen van spiercellen in de vereiste patronen. Fabricage van complexe MG's is bereikt door methoden zoals fotolithografie, golvende micrografie en microcontactprinten. Deze methoden omvatten echter meerdere ingewikkelde stappen en zijn niet geschikt voor snelle fabricage. Om dit aan te pakken heeft een team van onderzoekers van het Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) in Japan, onder leiding van universitair hoofddocent Toshinori Fujie van de School of Life Science and Technology, een ultraviolette (UV) laserverwerkingstechniek ontwikkeld voor het vervaardigen van complexe microstructuren. . “Op basis van onze eerdere prototypes veronderstelden we dat biohybride actuatoren die gebruik maken van een dunne SBS-film (hard rubber) met willekeurige anisotrope MG’s, vervaardigd door UV-laserverwerking, de cellulaire uitlijning in een willekeurig anisotrope richting kunnen controleren om meer levensechte flexibele bewegingen te reproduceren,” legt dr. Fujie uit. Hun onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Biofabricage (“UV-laserverwerkte microstructuur voor het bouwen van biohybride actuatoren met anisotrope beweging”).
Een nieuwe methode voor eenvoudige en snelle fabricage van biomimetische robots met levensechte bewegingen. (Afbeelding: Tokyo Tech) De nieuwe techniek omvat het vormen van gebogen MG's op een polyimide door middel van UV-laserverwerking, die vervolgens worden getranscribeerd op een dunne film gemaakt van SBS. Vervolgens worden skeletspiercellen, myotubes genoemd, die in levende organismen voorkomen, met behulp van de MG's uitgelijnd om een anisotroop gebogen spierpatroon te verkrijgen. De onderzoekers gebruikten deze methode om twee verschillende biohybride actuatoren te ontwikkelen: de ene vastgemaakt aan het glassubstraat en de andere ongebonden. Bij elektrische stimulatie vervormden beide actuatoren door een draaiende beweging. Interessant is dat de biohybride actuator, wanneer hij niet vastzit, wordt getransformeerd in een vrijstaande 3D-structuur, dankzij de gebogen uitlijning van myotubes als een natuurlijke sluitspier. “Deze resultaten geven aan dat UV-lasercon, vergeleken met traditionele methoden, een snellere en eenvoudigere methode is voor het vervaardigen van afstembare MG-patronen. Deze methode biedt intrigerende mogelijkheden voor het realiseren van meer levensechte biohybride actuatoren door geleide uitlijning van myotubes”, merkt Dr. Fujie op, waarbij hij het potentieel van deze innovatieve techniek benadrukt. Over het geheel genomen demonstreert deze studie het potentieel van UV-laserverwerking voor de fabricage van verschillende anisotrope spierweefselpatronen, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor meer levensechte biohybride actuatoren die in staat zijn tot complexe, flexibele bewegingen.
Een nieuwe methode voor eenvoudige en snelle fabricage van biomimetische robots met levensechte bewegingen. (Afbeelding: Tokyo Tech) De nieuwe techniek omvat het vormen van gebogen MG's op een polyimide door middel van UV-laserverwerking, die vervolgens worden getranscribeerd op een dunne film gemaakt van SBS. Vervolgens worden skeletspiercellen, myotubes genoemd, die in levende organismen voorkomen, met behulp van de MG's uitgelijnd om een anisotroop gebogen spierpatroon te verkrijgen. De onderzoekers gebruikten deze methode om twee verschillende biohybride actuatoren te ontwikkelen: de ene vastgemaakt aan het glassubstraat en de andere ongebonden. Bij elektrische stimulatie vervormden beide actuatoren door een draaiende beweging. Interessant is dat de biohybride actuator, wanneer hij niet vastzit, wordt getransformeerd in een vrijstaande 3D-structuur, dankzij de gebogen uitlijning van myotubes als een natuurlijke sluitspier. “Deze resultaten geven aan dat UV-lasercon, vergeleken met traditionele methoden, een snellere en eenvoudigere methode is voor het vervaardigen van afstembare MG-patronen. Deze methode biedt intrigerende mogelijkheden voor het realiseren van meer levensechte biohybride actuatoren door geleide uitlijning van myotubes”, merkt Dr. Fujie op, waarbij hij het potentieel van deze innovatieve techniek benadrukt. Over het geheel genomen demonstreert deze studie het potentieel van UV-laserverwerking voor de fabricage van verschillende anisotrope spierweefselpatronen, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor meer levensechte biohybride actuatoren die in staat zijn tot complexe, flexibele bewegingen.
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
- PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
- Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
- Bron: https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=64718.php
