Mô cơ nhân tạo được tạo ra ở Nga
© Ảnh : Ilya Malfanov
Đăng ký
Nhóm nghiên cứu từ Đại học IKBFU đã tạo ra một loại vật liệu mới mô phỏng cơ bắp sinh học, chuyển đổi năng lượng từ phản ứng hóa học thành chuyển động cơ học. Nhờ khả năng nén và giãn thuận nghịch, vật liệu này có thể được sử dụng để nghiên cứu chức năng của cơ bắp (ví dụ: tim hoặc thành ruột) và tạo ra các mô hình cơ nhân tạo.
Kết quả nghiên cứu được công bố trên tạp chí Frontiers of Materials Science.
Việc mô phỏng nhiều chuyển động đặc trưng của mô sống (như nhu động ruột hoặc chuyển động của lông mao) đặt ra những thách thức đáng kể khi sử dụng các cơ chế cổ điển. Cơ bắp là mô sống linh hoạt, đàn hồi, có khả năng co giãn và tự thích nghi để thực hiện các chức năng vận động, tạo ra các chuyển động tự nhiên, mượt mà. Do đó việc mô phỏng cơ sinh học là một nhiệm vụ rất khó khăn đối với các hệ thống cơ học cứng nhắc, nhưng có thể thực hiện được bằng cách sử dụng các vật liệu polymer chemomechanical (hóa-cơ).
Các nhà khoa học từ Đại học Liên bang Baltic mang tên Immanuel Kant (IKBFU), cùng với các đồng nghiệp từ Đại học Quốc gia Kursk và Viện Nghiên cứu Bệnh phổi St. Petersburg, đã tạo ra một loại vật liệu gel mới có thể hoạt động như mô cơ. Nó giãn nở và co lại khi phản ứng dao động Belousov-Zhabotinsky xảy ra, mô phỏng các chuyển động nhịp nhàng phức tạp như nhịp tim tự chủ và sự co thắt cơ nhu động.
"Những thay đổi định kỳ về hình dạng của các loại gel này phát sinh do sự rung động hóa học bên trong gel, ảnh hưởng đến các đặc tính (tính ưa nước, mật độ liên kết ngang) của ma trận polymer của gel. Động lực thúc đẩy những thay đổi này là phản ứng Belousov-Zhabotinsky định kỳ, bao gồm một chuỗi các biến đổi hóa học. Trong tương lai, loại gel mới này có thể được sử dụng để tạo ra các thiết bị cho robot mềm (soft robotics), bao gồm cả robot mô phỏng sinh học", - ông Ilya Malfanov, nhà nghiên cứu cấp cao tại Trung tâm Động lực học phi tuyến ứng dụng thuộc Đại học Liên bang Baltic, cho biết.
Các nhà nghiên cứu cao cấp Ivan Proskurkin và Ilya Malfanov tại Trung tâm Động lực học phi tuyến ứng dụng thuộc Đại học Liên bang Baltic
© Ảnh : Bộ phận báo chí của Đại học Liên bang Baltic mang tên Immanuel Kant (IKBFU)
Nhà khoa học nói thêm rằng các loại gel được phát triển tại Đại học IKBFU cho thấy biên độ dao động hóa cơ khoảng 60%, cao gấp đôi so với các loại gel tương tự do các đồng nghiệp nước ngoài tạo ra.
"Trong hệ thống của chúng tôi, phức hợp sắt nhúng trong gel trải qua quá trình oxy hóa và khử trong phản ứng hóa học định kỳ, dẫn đến sự giãn nở và co lại định kỳ của gel. Axit malonic và natri bromat đóng vai trò là nhiên liệu cho cơ bắp hóa học này", - nhà khoa học Malfanov giải thích.
Trong tương lai gần, nhóm nghiên cứu dự định cải thiện các đặc tính rung động của vật liệu mới và tạo ra các thiết bị hóa cơ dựa trên chúng để chuyển đổi các rung động của gel thành các chuyển động phức tạp của robot mềm, chẳng hạn như bò, bơi và đi bộ.
