人體組織會(huì)經(jīng)歷各種機(jī)械刺激，這些機(jī)械刺激可以影響它們執(zhí)行其生理功能的能力，例如保護(hù)器官免受傷害。研究表明，在體內(nèi)和體外對(duì)活組織進(jìn)行相關(guān)刺激有助于病癥的研究。

在EPFL，Selman Sakar的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了能夠機(jī)械刺激細(xì)胞和微組織的工具。這些工具由細(xì)胞大小的人造肌肉提供動(dòng)力，可以在微觀尺度上在生理?xiàng)l件下執(zhí)行復(fù)雜的操作任務(wù)。

這些工具包括微致動(dòng)器和由激光束無(wú)線激活的軟機(jī)器人裝置。它們還可以結(jié)合微流體芯片，這意味著它們可以用于執(zhí)行組合測(cè)試，其涉及對(duì)各種生物樣品的高通量化學(xué)和機(jī)械刺激。該研究已發(fā)表在芯片實(shí)驗(yàn)室。

他們的系統(tǒng)包括組裝各種水凝膠組件，類(lèi)似于樂(lè)高積木。首先形成柔性骨架，然后在骨架和微致動(dòng)器之間形成類(lèi)似肌腱的聚合物連接。通過(guò)以不同方式組合磚塊和執(zhí)行器，科學(xué)家們可以創(chuàng)建一系列復(fù)雜的微機(jī)械。

“我們的軟致動(dòng)器在被近紅外光激活時(shí)迅速而有效地收縮。當(dāng)整個(gè)納米級(jí)執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)收縮時(shí)，它會(huì)拉動(dòng)周?chē)脑O(shè)備組件并為機(jī)器提供動(dòng)力，”該研究的主要作者Berna Ozkale說(shuō)。

通過(guò)這種方法，科學(xué)家們能夠在指定位置遠(yuǎn)程激活多個(gè)微致動(dòng)器 - 靈巧的方法可以產(chǎn)生出色的結(jié)果。微致動(dòng)器以毫秒為單位完成每個(gè)收縮 - 松弛循環(huán)，具有較大的應(yīng)變。

除了在基礎(chǔ)研究中的實(shí)用性外，該技術(shù)還提供實(shí)際應(yīng)用。例如，醫(yī)生可以使用這些裝置作為微小的醫(yī)療植入物來(lái)機(jī)械地刺激組織或致動(dòng)用于按需遞送生物制劑的機(jī)制。