23/06/2023
Door Ad Spijkers
De robot van MP-IIS is gemaakt van metaal en toch zacht en flexibel.
De magnetisch gestuurde zachte robot heeft, net als het lichaam van een schubdier, een unieke, flexibele lichaamsbouw heeft. Ondanks ingebouwde hardmetalen elementen kan de robot vrij worden bewogen. Afhankelijk van het magnetische veld kan het indien nodig warmte afgeven en zijn vorm aanpassen aan de uit te voeren taak, bijvoorbeeld lading absorberen en selectief vrijgeven of bloeden stoppen. Hij is ontwikkeld door wetenschappers van het Max Planck Institut für Intelligente Systeme (MP-IIS) in Stuttgart.
Schubdieren
Schubdieren zijn de enige zoogdieren die volledig bedekt zijn met harde schubben. Deze zijn gemaakt van keratine, net als ons haar en onze nagels. Ze overlappen elkaar en zijn direct verbonden met de onderliggende zachte huidlaag. Door deze speciale opstelling kunnen de dieren zich bij gevaar oprollen tot een bal.
Hoewel schubdieren veel andere unieke kenmerken vertonen, waren de onderzoekers in Stuttgart vooral gefascineerd door de manier waarop schubdieren hun lichaam razendsnel kunnen oprollen. Met het dier als model ontwikkelden ze een flexibele robot die, net als het dier, zowel zachte als harde componenten heeft en toch in een mum van tijd in een bol verandert . Een extra eigenschap is dat de robot indien nodig warmte kan afgeven.
Opbouw en werking
De onderzoekers presenteerden een rechthoekig bloedplaatje van niet meer dan 2 cm lang, samengesteld uit twee lagen. De zachte laag is van een polymeer, verrijkt met kleine magnetische deeltjes. De harde component bestaat uit metalen elementen die in overlappende lagen zijn gerangschikt. Hoewel de robot is gemaakt van metalen elementen, is hij nog steeds zacht en flexibel.
Wanneer de robot wordt blootgesteld aan een laagfrequent magnetisch veld, kunnen de onderzoekers de robot oprollen en naar believen heen en weer bewegen. De metalen elementen steken uit als de schubben van het dier, zonder het omliggende weefsel te beschadigen. Opgerold kan de robot deeltjes zoals medicijnen oppakken en transporteren. De visie is dat zo'n kleine machine ooit zijn weg zal vinden door bijvoorbeeld ons spijsverteringsstelsel.
Vrij beweegbaar en heet
Als de robot wordt blootgesteld aan een hoogfrequent magnetisch veld, zal hij dankzij het ingebouwde metaal opwarmen tot boven 70°C. Thermische energie wordt gebruikt in sommige medische procedures, bijvoorbeeld bij de behandeling van trombose om het bloeden te stoppen en tumorweefsel te verwijderen.
Robots die vrij kunnen bewegen hoewel ze zijn gemaakt van harde elementen zoals metaal en extra warmte kunnen afgeven, zijn zeldzaam. De schubdierrobot wordt daarom als veelbelovend beschouwd voor de moderne geneeskunde. Op een dag zou het zelfs de krapste en meest gevoelige delen van het lichaam kunnen bereiken op een minimaal invasieve en zachte manier en daar warmte afscheiden als dat nodig is. Dit is een visie op de toekomst. De onderzoekers laten nu al in een video zien hoe ze de robot flexibel kunnen aansturen via dierlijk weefsel en kunstmatige organen.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: Max Planck Institut für Intelligente Systeme