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智能磁性软材料可开发人造肌肉和治疗机器人

马德里卡洛斯三世大学(UC3M)正在进行的ERC研究项目是开发新一代的人工肌肉和软纳米机器人用于药物输送,这是4D-BIOMAP的长期目标。 -磁机械方法来刺激和控制生物过程,例如细胞迁移和增殖,生物体的电生理反应以及软组织病理学的起源和发展。

“ 4D-BIOMAP的首席研究员DanielGarcíaGonzález解释说:“该研究项目的总体思路是通过开发及时的工程应用来在细胞水平上影响不同的生物过程(即伤口愈合,脑突触或神经系统反应)。 UC3M的连续体力学与结构分析系。

所谓的磁活性聚合物正在彻底改变固体力学和材料科学领域。这些复合材料由包含磁性颗粒(即铁)的聚合物基质(即弹性体)组成,这些磁性颗粒通过改变其形状和体积而发生机械反应。“这种想法是,施加外部磁场会导致材料产生内力。这些力会导致其机械性能发生变化,例如可能会与细胞系统相互作用的刚度甚至形状和体积变化。”丹尼尔·加西亚·冈萨雷斯(DanielGarcíaGonzález)。研究人员最近与UC3M的结构分析部门以及生物工程和航空航天工程学系的同事在《复合材料B部分:工程学》上发表了一篇科学文章。

磁机械响应由聚合物基体和磁性颗粒的材料特性决定。研究人员指出,如果控制了这些过程,则可以开发其他工程应用程序,例如可以与人体交互的软机器人或新一代的人造肌肉。他通过比较解释了该技术的潜力:“让我们想象一个人谁在沙滩上并想快速前进,但是,沙子(机械环境)使他们前进比在停机坪或运动场上站立更困难。如果细胞位于太软的基材上,将使移动变得更加困难。因此,如果我们能够改变这些基材并为细胞创建这种运动轨迹,

4D-BIOMAP(基于4D打印的磁-活性聚合物的生物力学刺激)是一项为期五年的项目,由欧洲研究理事会通过Horizo​​n 2020研究与创新框架计划(GA 947723)中的ERC起始拨款资助150万欧元。 )。该研究项目正在从多学科的角度进行,涉及诸如固体力学,磁性和生物工程学等学科的知识。除此之外,还将结合计算,实验和理论方法。

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