عضله مصنوعی که نیروی آن از گلوکز و اکسیژن تامین می گردد - مجله دکوراسیون کاشیا

به گزارش خبرنگاران و به نقل از گیزمگ، پژوهشگران دانشگاه لینشوپینگ(LiU) سوئد، نوعی عضله مصنوعی ابداع نموده اند که مانند همتای واقعی خود، با گلوکز و اکسیژن کار می نماید.

شاید این عضله پلاستیکی جدید که از پلیمر خاصی ساخته شده، بتواند به ابداع عضلات مصنوعی و میکروربات هایی که مانند اندام زنده، نیروی خود را به دست می آورند، کمک کند.

در سال های اخیر، دستاوردهای بسکمک در حوزه اعضای مصنوعی به دست آمده اما جایگزین کردن عضلات آسیب دیده با اعضای مصنوعی یا تزریق میکروربات هایی که عملکرد پزشک را در بدن دارند، موضوع پیچیده ای است. نکته مهم در خصوص چنین ابزاری، نحوه تأمین نیروی آنهاست.

یکی از روش های کارآمد، این است که به جای به کار بردن فعال نماینده های قدیمی که نیروی خود را از الکتریسیته به دست می آورند، از فعال نماینده هایی استفاده گردد که فرآیندهای طبیعی بدن را تقلید می نمایند تا تأمین نیروی عضله رباتیک، مانند عضله طبیعی صورت بگیرد. پژوهشگران دانشگاه لینشوپینگ برای رسیدن به این هدف، از عضلاتی استفاده کردند که با نوعی فعال نماینده پلیمر از جنس پلی پیرول (polypyrrole) ساخته شده اند.

پلی پیرول، نوعی پلیمر آلی است که ویژگی های الکتریسیته ساکن را دارد و در دسته پلیمرهای رسانای الکتریکی قرار می گیرد. این پلیمر، در ابزارها و حسگرهای الکترونیکی به کار می رود و هنگام قرار دریافت در معرض جریان الکتریسیته، حجم خود را تغییر می دهد.

پژوهشگران برای ساخت عضله مصنوعی، این پلیمر را به صورت دو لایه درآورده اند که غشایی بین آنها قرار گرفته است. هنگامی که جریان الکتریسیته به یکی از لایه ها وارد می گردد، یون های داخل پلیمر، از آن بیرون می روند و لایه کوچک می گردد. در همین حال، لایه دیگر، الکترون ها را جذب می نماید و گسترش می یابد؛ در نتیجه، کل عضله می تواند مانند یک عضله طبیعی خم گردد.

این عضله مصنوعی، شارژ خود را از یک باتری به دست می آورد اما می تواند تأمین نیرو را با استفاده از گلوکز و اکسیژن هم انجام دهد. عضله برای این کار، غلظت پلیمر را با آنزیم هایی که واکنش را افزایش می دهند، بالا می برد و مانند یک عضله طبیعی، گلوکز را برای تأمین انرژی می سوزاند.

ادوین جاگر(Edwin Jager)، پژوهشگر دانشگاه لینشوپینگ و از نویسندگان این پژوهش گفت: این آنزیم ها، به تبدیل گلوکز و اکسیژن کمک می نمایند تا نیروی مورد احتیاج برای حرکت کردن عضله مصنوعی فراهم گردد. این عضله، به هیچ منبع ولتاژی احتیاج ندارد زیرا تنها کافی است فعال نماینده در محلولی از گلوکز و آب غوطه ور گردد.

مرحله بعدی این پروژه، کنترل و واکنش عضله مصنوعی و آنالیز عملکرد آن در چرخه های تکراری خواهد بود. هدف نهایی پژوهشگران این است که عضله مصنوعی بتواند عملکرد عضله طبیعی را تقلید کند و در میکروربات ها نیز به کار رود.

جاگر اضافه نمود: گلوکز، در همه اندام های بدن وجود دارد و ماده کارآمدی برای شروع کار است. این امکان وجود دارد که بتوان گلوکز را به آنزیم های دیگری تبدیل کرد که می توانند فعال نماینده را برای کار آماده نمایند و میکروربات ها را برای جستجو در دریاچه ها کمک دهند. پیشرفت در این پروژه، به ما کمک می نماید که بتوانیم انرژی فعال نماینده ها را از مواد طبیعی اطراف خود تأمین کنیم.

این پژوهش، در مجله Advanced Materials به چاپ رسیده است.