Von Bakterien inspirierte Mikroroboter
Wissenschaftler der ETH Zürich und der EPFL haben winzige elastische Roboter entwickelt, die je nach Umgebung ihre Form ver?ndern k?nnen. Als Vorbild dienten Bakterien. ?hnlich diesen passen die biokompatiblen Roboter ihre Form und Bewegungen ihrer Umgebung an, um an schwer zug?ngliche Stellen im menschlichen K?rper zu gelangen. Künftig sollen sie die gezielte Verabreichung von Medikamenten erm?glichen
In Zukunft k?nnten wir dank Forschung der ETH Zürich und der EPFL winzige Roboter in unseren K?rper aufnehmen, die Medikamente direkt bis zum erkrankten Gewebe transportieren.
Eine Gruppe von Wissenschaftlern– unter Leitung von Bradley Nelson, Professor an der ETH Zürich, und Selman Sakar, Professor an der EPFL, – hat sich von Bakterien inspirieren lassen, um intelligente, biokompatible Mikroroboter mit hoher Flexibilit?t zu entwickeln. Die Roboter k?nnen durch Flüssigkeiten schwimmen und ihre Form bei Bedarf so ?ndern, dass sie sich durch enge Blutgef?sse und komplizierte Systeme bewegen k?nnen, und zwar ohne Einbussen bei Geschwindigkeit und Man?vrierf?higkeit.
Die Mikroroboter bestehen aus Hydrogel-Nanokompositen und sie wurden basierend auf der japanischen Falttechnik Origami konstruiert. Zudem enthalten sie magnetische Nanopartikel, mit denen man sie mittels eines elektromagnetischen Feldes steuern kann, wie die Forschenden in der Fachzeitschrift ?Science Advances? berichten. Alternativ nutzen die Mikroroboter auch den Fluidstrom, um selbst?ndig durch Hohlr?ume zu navigieren.
Verk?rperte Intelligenz
?Durch ihre spezielle Zusammensetzung und Struktur k?nnen sich unsere Roboter an die Eigenschaften der Flüssigkeit anpassen, durch die sie sich bewegen. ?ndern sich die Dichte, Viskosit?t oder die osmotische Konzentration, passen sie ihre Form an, um ihre Geschwindigkeit und Man?vrierf?higkeit beizubehalten, ohne die Kontrolle über die Bewegungsrichtung zu verlieren?, erkl?rt Sakar. Diese Verformungen werden allein durch die Art der Faltentechnik und die Wahl des Materials gewissermassen im Voraus ?programmiert?, ohne dass elektronische Systeme in die Roboter eingebettet werden müssen.
?In der Natur gibt es eine Vielzahl an Mikroorganismen, die ihre Form anpassen, wenn sich ihre Umweltbedingungen ?ndern. Von diesem Grundprinzip haben wir uns bei der Entwicklung unserer Mikroroboter inspirieren lassen?, erl?utert Nelson. ?Die gr?sste Herausforderung für uns war es, die physikalischen Gesetzm?ssigkeiten für diese Verwandlungsprozesse zu beschreiben, und dann die entsprechenden Fertigungstechnologien zur Umsetzung zu entwickeln?.
Bislang haben die Miniatur-Roboter die Erwartungen erfüllt und k?nnen zudem recht einfach und kostengünstig hergestellt werden. Aktuell arbeitet das Forschungsteam daran, die Leistung beim Schwimmen durch komplexe Flüssigkeiten, wie sie im menschlichen K?rper vorkommen, zu verbessern.
Literaturhinweis: H.-W. Huang, B.J. Nelson, F.E. Uslu, M.S. Sakar, P. Katsamba, E. Lauga, Adaptive locomotion of artificial microswimmers, Science Advances
Ver?nderte Fassung einer Medienmitteilung der EPFL
Kontakt / Links:
Multi-Scale Robotics Lab, Prof. Bradley Nelson
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