Гидрогелевый робот-трансформер найдёт применение в прецизионной хирургии

Российские учёные разработали мягкого однослойного гидрогелевого робота, который способен менять форму под воздействием внешней среды. При комнатной температуре он имеет вид пластинки, а при нагревании сворачивается подобно лепестку розы. Помимо этого, устройство может перемещаться в пространстве с помощью магнита. Авторами исследования стали представители Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана и Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН. Разработка, приближающаяся по механизму действия к живым системам, может использоваться для создания гибких хирургических инструментов. Статья о результатах исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда, опубликована в июньском номере журнала Materials Today Communications.

Робот, имеющий при комнатной температуре форму пластинки, попадая в тёплую воду, принимает форму лепестка розы, спирали или руки захвата манипулятора. Это происходит благодаря тому, что составляющие его материалы по-разному проявляют свои свойства в воде. Чтобы добиться такого эффекта, учёные разработали два вида чернил: термочувствительные на основе биосовместимого полимера и магниточувствительные — на основе соединений железа. И те, и другие нанесены на основу из силикона специальным узором. Термочувствительные чернила при температуре выше 32 градусов Цельсия в водных растворах создают локальные внутренние напряжения, которые приводят к изменению формы гидрогеля. Магниточувствительные позволяют гидрогелю перемещаться в пространстве.

Таким образом, гидрогелевый робот способен одновременно и изгибаться, и двигаться. Точную настройку желаемых действий помогает выполнить узор из разных материалов.

Подобные «программируемые» устройства найдут применение в малоинвазивной хирургии, где нужны мягкие манипуляторы для аккуратного захвата и перемещения объектов.

Руководитель проекта, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Научно-образовательного центра «Мягкая материя и физика флюидов» МГТУ им. Н.Э. Баумана Софья Морозова поясняет:

Исследование функциональных полимеров с программируемыми свойствами, представляющих собой инновационные решения в области физико-химического и инженерного конструирования материалов, ведутся в МГТУ им. Н.Э. Баумана в рамках трека «Биотехнологии и мягкая материя» стратегического проекта Bauman DeepTech программы «Приоритет-2030».