Robot mềm, cuộc cách mạng trong y tế

Trong tạp chí Vật liệu chức năng nâng cao, được xuất bản bởi Wiley-VCH, GS Rudolf Zentel và các đồng nghiệp từ Đại học Mainz ( Đức) công bố một bài viết, giới thiệu thiết kế các vi hạt, điều khiển bằng từ tính, có thể thực hiện những nhiệm vụ tại một địa điểm cụ thể trong mạch máu.

Trong bài nghiên cứu mang tính cách mạng này, các nhà khoa học trình bày kết quả thí nghiệm, lần đầu tiên tổng hợp được microfluidic (vi lưu) từ các hạt đàn hồi tinh thể lỏng (LCE), có thể điều khiển từ xa, sử dụng làm hệ thống vận chuyển.

Các hạt nano Fe3O4 từ tính, cấu trúc hình que được chức năng hóa bằng poly (metyl metacryit) nhằm tương thích với các hợp chất tiền hữu cơ LCE. Nhóm nhà khoa học nghiên cứu kỹ lưỡng ảnh hưởng của các nano với tổ hợp tiền chất hữu cơ LCE và các phản ứng nhiệt năng, tổng hợp được các vi hạt có chứa 0–6 wt% Fe3O4 trong một hạt vi lỏng. Những tính chất quang nhiệt của các hạt này cũng đang được các nhà khoa học nghiên cứu kỹ lưỡng.

Phản ứng đáp trả từ tính của các nano được nghiên cứu bằng một khí tài thiết lập từ tính, mới được phát triển gần đây. Bằng thiết bị này, các nhà khoa học có thể dẫn các hạt trên trên bề mặt chất lỏng trong phạm vi centimet nhưng với độ chính xác dưới millimet. Điều này cho phép sử dụng ánh sáng hoặc nhiệt điều khiển các hạt nano ở những vị trí cần thiết, những hoạt động này có thể thay đổi hoặc điều chỉnh theo ý muốn.

Tiềm năng của các hạt LCE được tổng hợp được sử dụng như các hệ thống vận chuyển có thể mang theo nhựa, sợi dệt hoặc đồng, được đẩy đến bằng lực từ tính hoặc kéo theo bằng cách tận dụng giai đoạn “dính” vật liệu của LCEs phụ. Những nghiên cứu mở rộng này hình thành những ứng dụng mới của LCE dưới dạng microrobots, sử dụng từ tính làm điều khiển.

Những hoạt động nghiên cứu về robot mềm - hệ thống vận chuyển theo đường máu. Video Advanced Science News

Những hạt vi mô được điều khiển hướng đến một vị trí định trước có độ chính xác đến mức micromet. Những đường dẫn này có thể thẳng, tròn và có độ dài đến hàng centimet. Chuyển động các vi hạt được kiểm soát là kết quả của sự tương tác của một hệ thống phức tạp, mở rộng của các nam châm với lõi oxit sắt của các vi hạt.

Khi các vi hạt đến vị trí xác định, các nhà khoa học sử dụng một tia UV (cực tím, tử ngoại) bên ngoài để kích hoạt phản ứng hóa học. Chức năng này hoạt động được nhờ có các polymer phản ứng ánh sáng, được thêm vào trong lõi vi hạt.

Các vi hạt này cũng có thể được sử dụng để đẩy các vật thể lớn hơn, ví dụ một mẩu nhựa hoặc kim loại, đến các vị trí dự kiến. Hướng và lực đẩy có thể được điều khiển trên một khoảng cách ngắn bằng từ tính và gia nhiệt. Khi làm nóng các hạt,  vi hạt sẽ tách ra khỏi các vật thể đang đẩy. Sau đó các nhà khoa học lại điều khiển kết dích với vật cần đẩy từ một góc độ khác.