Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Drukowany w 3D inteligentny hydrożel chodzi, a także chwyta i przemieszcza obiekty

Recommended Posts

Inżynierowie z Rutgers University opracowali drukowany w 3D inteligentny hydrożel, który "chodzi" pod wodą, chwyta różne obiekty i je przemieszcza.

Naukowcy twierdzą, że może to doprowadzić do uzyskania przypominających morskie zwierzęta, np. ośmiornice, miękkich robotów, które przemieszczają się pod wodą. Wspominają też o sztucznym sercu, żołądku i innych mięśniach, a także urządzeniach diagnostycznych, wykrywających i dostarczających leki czy przeprowadzających podwodne inspekcje.

Miękkie materiały są często tańsze w produkcji. W porównaniu do bardziej złożonych mechanicznie twardych urządzeń, te miękkie łatwiej zaprojektować, miniaturyzować i kontrolować.

Nasz drukowany w 3D inteligentny żel ma duży potencjał w zakresie inżynierii biomedycznej, bo przypomina tkanki ludzkiego ciała, które także zawierają dużo wody i są bardzo miękkie. Oprócz tego można go wykorzystywać w wielu rodzajach podwodnych urządzeń [...] - opowiada Howon Lee.

Badanie, którego wyniki ukazały się w piśmie ACS Applied Materials & Interfaces, koncentruje się na drukowanym hydrożelu, który po aktywowaniu prądem przemieszcza się i zmienia kształt.

Hydrożel umieszcza się w elektrolicie. Za wywołanie ruchu - marsz do przodu, zmianę kierunku, chwytanie i przesuwanie obiektów - odpowiadają dwa przewodzące prąd druciki.

Wydrukowany przez zespół Lee ludzik ma około cala (25,4 mm) wysokości. Prędkością przemieszczania się hydrożelu manipulowano, zmieniając jego wymiary (cieńszy rusza się szybciej). Zmiany kształtu zależą od stężenia roztworu i natężenia pola elektrycznego. Ponieważ miękki materiał zawiera ponad 70% wody i reaguje na stymulację elektryczną, wg Lee, przypomina mięśnie.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Szanowna redakcjo, 

literówki pojawiają się coraz częściej. Tym razem w zdaniu "Wydrukowany przez zespół Lee ludzik ma około cala (25,4 mm) wysokości". Przecinek przeskoczył nie w tę stronę. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
16 minut temu, tomek776 napisał:

Przecinek przeskoczył nie w tę stronę. 

A w którą miał przeskoczyć? 1 cal = 2,54 cm = 25,4 mm. Gdzie tu widzisz problem z przecinkiem?

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 18.05.2018 o 15:59, tomek776 napisał:

literówki pojawiają się coraz częściej.

Akurat artykuły Ani można poznać praktycznie bez czytania podpisu. Po ładniejszym stylu i właśnie po braku błędów w tekście.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Niedawno odbyło się pierwsze spotkanie robocze projektu Timeless. Zrzeszeni w nim naukowcy chcą zachować i przybliżyć społeczeństwu cenne obiekty, znalezione podczas prac nad serialem dokumentalnym o polskich wynalazcach pt. „Geniusze i marzyciele”. W projekcie biorą udział specjaliści z różnych szkół wyższych. Celem zespołu jest m.in. utworzenie ogólnodostępnego wirtualnego muzeum.
      Seria „Geniusze i marzyciele” przywołała historie zapomnianych polskich wynalazców, m.in. Piotra Szczepanika, Jana Czochralskiego, Antoniego Kocjana czy Stefana Bryły.
      Inspirujący research
      Pomysł projektu [Timeless] zrodził się podczas produkcji filmów dokumentalnych - w trakcie szukania dokumentów, notatek, zdjęć, klisz filmowych i memorabiliów pozostałych po ikonach polskiej wynalazczości, które znajdują się w dużej mierze w prywatnych zbiorach rodzinnych i mniejszych lokalnych kolekcjach. Wiele z nich to cenne obiekty dziedzictwa kulturowego, których nie objęto opieką konserwatorską ani nie udostępniono szerszemu gronu odbiorców - podkreślono w komunikacie Uniwersytetu Jagiellońskiego (UJ) oraz Uniwersytetu Ekonomicznego w Krakowie (UEK).
      Poza oceną ryzyka deterioracji pamiątek, zarządzaniem jakością powietrza w miejscu ich przechowywania, a także pasywną i aktywną konserwacją, celem projektu Timeless jest również przybliżenie spuścizny polskich wynalazców społeczeństwu. Dlatego też naukowcy zamierzają przeprowadzić digitalizację obiektów i planują udostępnić je we wspomnianym na początku wirtualnym muzeum.
      Skoro nie może powstać muzeum fizyczne, powstanie muzeum wirtualne
      Większość pamiątek po wynalazcach znaleźli twórcy serii „Geniusze i marzyciele”. To kolekcja rozproszona, pamiątki rodzinne. Nie może z nich więc powstać fizyczne muzeum. Stąd pomysł na muzeum wirtualne. Jak tłumaczy Monika Koperska, współzałożycielka Stowarzyszenia Rzecznicy Nauki, doktor nauk chemicznych w dziedzinie chemii w konserwacji sztuki/spektroskopii, niektóre pamiątki - te w przypadku których będzie to miało uzasadnienie - zostaną zeskanowane w 3D. Twórcom zależy, by była to jak najpełniejsza interakcja z zabytkami. Wystawa i informacje zgromadzone podczas jej przygotowania posłużą też naukowcom, którzy w przyszłości będą prowadzili badania.
      Aspekt emocjonalny również ma znaczenie
      Na obecnym etapie projektu naukowcy sprawdzają, które z pamiątek wymagają pilnych prac konserwatorskich, a także zastanawiają się, jak ratować rozproszone kolekcje (specjaliści z Katedry Mikrobiologii UEK mają np. zbadać jakość powietrza w miejscu przechowywania obiektów, a także opracować strategie zarządzania ryzykiem ich skażenia mikrobiologicznego). Później, wraz ze specjalistami od neuromarketingu, będą testować na grupie wybranych osób, które z tego typu pamiątek wzbudzają największe emocje. Zwykle gdy muzea tworzą wystawę, kierują się aspektem estetycznym czy historycznym. Tutaj jednak twórcy chcą uwzględnić aspekt emocjonalny. Ma to ułatwić naukowcom wejście w przestrzeń społeczną. Jeśli bowiem ludzie wskażą, które z obiektów wywołują największe emocje, które należy otoczyć największą opieką, jest też szansa, że się wystawą zainteresują i będą ją odwiedzać.
      Miejsce poza czasem
      Wystawa/muzeum Timeless to miejsce poza czasem, które z jednej strony umożliwi podróż w przeszłość, a z drugiej pozwoli podpatrywać współczesnych naukowców i zabiegi, które trzeba wykonać, by pamiątki dotrwały do przyszłych pokoleń. Znajdą się tam też rady, jak opiekować się cennymi zbiorami w naszych domach.
      Zakończenie projektu zaplanowano na wrzesień przyszłego roku. Jego liderem jest Stowarzyszenie Rzecznicy Nauki.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Opracowany w Kalifornii nowatorski biomateriał po dożylnym podaniu zmniejsza stan zapalny i pomaga w regeneracji uszkodzonych tkanek i komórek. Został on już przetestowany na gryzoniach i większych zwierzętach, udowadniając swoją skuteczność w regeneracji tkanki po ataku serca. Jego twórcy opracowali też prototypową metodę wykorzystania biomateriału w urazach mózgu oraz nadciśnieniu płucnym.
      Nasz biomateriał regeneruje tkankę od wewnątrz. To nowe podejście do inżynierii regeneracyjnej, mów profesor Karen Christman z University of California San Diego, której zespół stworzył biomateriał. Uczona dodaje, że testy bezpieczeństwa i skuteczności biomateriału na ludziach mogą rozpocząć się w ciągu 1-2 lat.
      Każdego roku w Polsce zawału serca doświadcza około 80 tysięcy osób. Po zawale w mięśniu sercowym pojawiają się blizny, które pogarszają jego funkcjonowanie i mogą prowadzić do kolejnych chorób.
      Już podczas wcześniejszych badań zespół Christman opracował hydrożel zbudowany z macierzy pozakomórkowej, który można było podać przez cewnik w mięsień sercowy, co pobudzało wzrost nowych komórek i naprawę tkanki mięśnia sercowego. Udaną pierwszą fazę testów klinicznych przeprowadzono w 2019 roku. Jednak metoda wprowadzania żelu – bezpośrednia injekcja w mięsień – powodowała, że leczenie można było zastosować nie wcześniej niż tydzień po zawale. Wcześniejsze wprowadzanie igły groziło dodatkowymi uszkodzeniami mięśnia. Dlatego też naukowcy z San Diego postanowili opracować metodę, którą będzie można stosować bezpośrednio po zawale. A to oznaczało konieczność stworzenia biomateriału, który można by wprowadzać do naczyń krwionośnych w sercu podczas przeprowadzania innych procedur ratunkowych, lub też podawać dożylnie.
      Potrzebowaliśmy biomateriału, który można dostarczyć do trudno dostępnych miejsc, postanowiliśmy więc wykorzystać naczynia krwionośne, mówi doktor Martin Spang. Jedną z zalet nowego żelu jest fakt, że poprzez naczynia krwionośne równomiernie dociera on do całej uszkodzonej tkanki. Żel podawany przez cewnik pozostawał w miejscu podania i nie rozprzestrzeniał się.
      Christman i jej grupa rozpoczęli więc pracę od żelu opracowanego przed kilku laty, który dowiódł swojego bezpieczeństwa w 2019 roku. Uczeni wiedzieli, że nadaje się on do podawania dożylnego, jednak cząstki hydrożeli były zbyt duże, by spełnić swoje zadanie. Naukowcy wpadli więc na pomysł, by hydrożel odwirować w centryfudze. W ten sposób oddzielono zbyt duże cząstki, pozostawiając te w skali nano. Tak uzyskany materiał poddano dializie za pomocą błony półprzepuszczalnej, filtrowaniu i sterylizacji, a następnie liofilizacji. Uzyskano w ten sposób proszek, który po dodaniu wody do injekcji zmienia się w hydrożel gotowy do wstrzyknięcia.
      Materiał przetestowano na mysim modelu zawału serca. Naukowcy spodziewali się, że hydrożel przeniknie z naczyń krwionośnych do tkanki, gdyż podczas ataku serca pojawiają się szczeliny pomiędzy komórkami śródbłonka naczyń. Okazało się, że żel nie tylko przenika do tkanki, ale również zamyka szczeliny pomiędzy komórkami naczyń krwionośnych i przyspiesza ich gojenie, zmniejszając stan zapalny. Taki sam efekt zaobserwowano podczas testów na świniach. Naukowcy wysunęli i z powodzeniem przetestowali hipotezę, że ich hydrożel pomaga również w szczurzym modelu stanu zapalnego po urazie mózgu i w nadciśnieniu płucnym. Planują więc przeprowadzenie kolejnych badań w tym kierunku. Większość przeprowadzonych przez nas badań dotyczy serca, jednak widzimy, że istnieje możliwość leczenia w ten sposób innych trudno dostępnych tkanek, mówi Spang.
      Profesor Christman oraz startup Ventrix Bio, którego jest współzałożycielką, chcą teraz postarać się o zgodę FDA (Agencja ds. Żywności i Leków) na rozpoczęcie testów na ludziach. Mogłyby się one rozpocząć w ciągu 1-2 lat. Łatwa do zastosowania metoda naprawy mięśnia sercowego pomogłaby w uniknięciu komplikacji i rozwoju schorzeń pojawiających się po zawale.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na szwedzkim Uniwersytecie Technologicznym Chalmersa powstał nowy materiał, który zapobiega infekcjom ran. To specjalny hydrożel, skuteczny przeciwko wszystkim typom bakterii, w tym lekoopornym. Jego opracowanie może przyczynić się do lepszej walki z antybiotykoopornymi bakteriami, które stanowią coraz bardziej poważny problem.
      Po przetestowaniu naszego hydrożelu na różnych typach bakterii, zaobserwowaliśmy, że jest on wysoce efektywny, również przeciwko bakteriom, które stały się oporne na antybiotyki, mówi profesor Martin Andersson.
      Substancją aktywną w mikrożelu są peptydy, niewielkie proteiny, które występują naturalnie w układzie odpornościowym. "Ryzyko, że bakterie rozwiną oporność na te peptydy jest bardzo małe, gdyż atakują one najbardziej zewnętrzną błonę bakterii. To powód, dla którego się nimi zainteresowaliśmy", stwierdza Andersson.
      Naukowcy od dawna próbowali wykorzystać te peptydy, jednak dotychczas bez powodzenia. Problem w tym, że po kontakcie z płynami organizmu, np. z krwią, bardzo szybko ulegają one rozpadowi. Szwedzcy naukowcy uwięzili te peptydy w specjalnym hydrożelu, który je chroni.
      To bardzo obiecujący materiał. Jest nieszkodliwy dla komórek, łagodny dla skóry. Z naszych badań wynika, że przyłączone do niego peptydy ulegają znacznie wolniejszej degeneracji niż normalnie, stwierdza doktorant Edvin Blomstrand z Wydziału Chemii i Inżynierii Chemicznej. Spodziewaliśmy się dobrych wyników, ale ten materiał naprawdę pozytywnie nas zaskoczył, dodaje Andersson.
      Komercjalizacją wynalazku zajmie się firma Amferia AB, której Andersson jest założycielem. Obecnie w wielu krajach Europy trwają testy kliniczne żelu. Badana jest też jego przydatność w weterynarii. Najprawdopodobniej będzie on stosowany w formie opatrunku. Niewykluczone, że na rynek trafi już w przyszłym roku.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Posługując się polem magnetycznym i hydrożelem, naukowcy ze Szkoły Medycyny Uniwersytetu Pensylwanii zademonstrowali potencjalną metodę odtwarzania złożonych tkanek. Za jej pomocą można by sobie radzić np. z degeneracją tkanki chrzęstnej. Wyniki badań zespołu opublikowano w piśmie Advanced Materials.
      Odkryliśmy, że jesteśmy w stanie organizować obiekty, takie jak komórki, w taki sposób, by utworzyć [...] złożone tkanki, nie zmieniając samych komórek. By uzyskać reakcję na pole magnetyczne, inni musieli dodawać do komórek cząstki magnetyczne. Zabieg ten może jednak wywierać niepożądany długofalowy wpływ na zdrowie komórki. Zamiast tego manipulowaliśmy więc magnetycznym charakterem otoczenia komórki; dzięki temu mogliśmy organizować obiekty za pomocą magnesów - opowiada Hannah Zlotnick.
      U ludzi ubytki w chrząstce naprawia się za pomocą różnych sztucznych i biologicznych materiałów. Ich właściwości odbiegają jednak od oryginału, dlatego należy się liczyć z ograniczeniami takiego rozwiązania. Zlotnik wskazuje też na naturalny gradient chrząstki (powierzchniowo występuje większa liczba komórek).
      Mając to wszystko na uwadze, Amerykanie postanowili poszukać innego rozwiązania. Podczas eksperymentów odkryli, że gdy do hydrożelu mającego formę ciekłą doda się ciecz magnetyczną, można porządkować komórki i inne obiekty, w tym mikrokapsułki do dostarczania leków, według specyficznego wzorca, który przypomina naturalną tkankę. Wystarczy przyłożyć zewnętrzne pole magnetyczne.
      Po działaniu pola magnetycznego całość wystawiano na oddziaływanie ultrafioletu (naukowcy prowadzili fotosieciowanie, utrwalając rozmieszczenie obiektów).
      W porównaniu do standardowych jednolitych materiałów syntetycznych [...], takie "odwzorowane magnetycznie" tkanki lepiej przypominają oryginał pod względem rozmieszczenia komórek i właściwości mechanicznych [uczeni odtworzyli chrząstkę stawową] - podkreśla dr Robert Mauck.
      Technikę badano na razie wyłącznie in vitro.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Międzynarodowy zespół naukowców zaprojektował hydrożel, który pozwala hodować wykorzystywane w immunoterapii nowotworów limfocyty T. Hydrożele te imitują węzły chłonne, gdzie limfocyty T się namnażają. Zespół ma nadzieję, że technologia szybko znajdzie zastosowanie w klinikach.
      Uczeni, których artykuł ukazał się w piśmie Biomaterials, rozpoczęli projekt, którego celem jest drukowanie nowego hydrożelu w 3D. Ma to przyspieszyć transfer technologii na rynek.
      Hydrożele 3D są wykonywane z 1) poli(tlenku etylenu), biokompatybilnego polimeru szeroko wykorzystywanego w biomedycynie, oraz 2) drobnocząsteczkowej heparyny. Polimer zapewnia właściwości strukturalne i mechaniczne konieczne do wzrostu limfocytów T, a heparyna "kotwiczy" różne biocząsteczki, np. cytokinę CCL21; CCL21 występuje w węzłach chłonnych i odgrywa ważną rolę w migracji i proliferacji komórek.
      Naukowcy wyjaśniają, że w leczeniu nowotworów można stosować adoptywną terapię komórkową (ang. adoptive cell therapy). Polega ona na wykorzystaniu zmodyfikowanych in vitro własnych komórek odpornościowych pacjenta i zwrotnym ich podaniu do krwiobiegu.
      Jej zastosowanie jest ograniczane przez obecne podłoża hodowlane, ponieważ nie są one na tyle skuteczne, by umożliwić namnażanie i wzrost odpowiedniej liczby terapeutycznych limfocytów T w krótkim czasie i w opłacalny ekonomicznie sposób - podkreśla Judith Guasch z Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC).
      Zespół będzie próbował drukować kompatybilne z bioreaktorami duże hydrożele 3D. Celem ma być namnażanie limfocytów T w bardziej wydajny sposób. Obecnie trwa poszukiwanie partnerów przemysłowych.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...