Ученые из МГТУ им. Н.Э. Баумана и РАН создали мягкого гидрогелевого робота в виде пластинки, способного принимать вид лепестка розы. Подобные устройства можно использовать при создании гибких хирургических инструментов. Разработка описана в статье, опубликованной в журнале Materials Today Communications.
Мягкие роботы, изготовленные на основе гидрогелевых материалов — полимеров, хорошо впитывающих воду, — перспективны для использования в том числе в медицинских приборах. Благодаря своим механическим свойствам и биосовместимости они могут применяться при установке имплантатов, создании микроманипуляторов для хирургии и т.д.
Если в составе гидрогеля скомбинировать несколько материалов, которые будут по-разному изменять свойства под воздействием внешних стимулов, можно добиться того, чтобы гидрогель двигался — изгибался, скручивался, переворачиваться. Точно настроить «гибкость» гидрогелевых роботов можно с помощью 3D-печати, нанося тончайший «узор» из разных материалов.
Авторы исследования разработали однослойного гидрогелевого робота, который, находясь в воде, может изменять форму при температуре, близкой к температуре тела человека (37-40°С). При комнатной температуре робот имеет вид пластинки, а при нагревании сворачивается, как листья или лепестки.
Изменив начальный «узор», ученые получили робота, по форме напоминающего руку, способную захватывать предметы. Регуляция количества и ширины полос, а также угла их расположения относительно главной оси материала, позволила контролировать степень сворачивания полученных гидрогелевых листков. Благодаря магнитным полосам в составе материала авторы могли перемещать роботов в пространстве, воздействуя на них магнитом. Это позволит точнее контролировать движения хирургических инструментов на его основе.
Создание мягких манипуляторов для хирургии — актуальная задача сегодня. Их можно использовать, например, при установке имплантатов, извлечении тромбов, а также во время операций для перемещения тканей, отмечают авторы разработки. В своих следующих работах они планируют печатать более сложные узоры и формировать различные типы движений за счет внедрения новых чернил с ионной проводимостью, а также повышать точность 3D-печати.
