Współczesna medycyna zmienia się za sprawą nieustającego postępu w dziedzinie materiałów i technologii. Metamateriały, produkowane przez człowieka i posiadające właściwości niewystępujące w materiałach naturalnych, są projektowane z myślą o konkretnych urządzeniach. Jednak po wyprodukowaniu metamateriału jego właściwości są stałe i nie da się ich modyfikować.
Finansowany przez UE projekt ABIOMATER miał na celu zmianę tego stanu rzeczy. W ramach realizowanego od 2015 roku projektu ABIOMATER udało się zaprojektować metamateriały, których właściwości można zmieniać zdalnie za pomocą pola magnetycznego. Wykorzystując te metamateriały, partnerzy projektu opracowali miniaturowe urządzenia pływające, które mogłyby otworzyć drogę do powstania nowych zastosowań w technologii
lab-on-a-chip i
mikrofluidyki. Wyniki ich prac zostały opisane w
artykule opublikowanym w czasopiśmie „Physics of Fluids”.
Opracowane makroskopowe urządzenia pływające składają się z twardej, ferromagnetycznej głowy i elastycznego ogona o długości od 1 do 12 mm. Ogon pozwala urządzeniom poruszać się w określonym kierunku pod wpływem pola magnetycznego. Naukowcy wykazali, że prędkość urządzeń można kontrolować, manipulując natężeniem (do 3,5 mT) i częstotliwością (między 30 a 170 Hz) zewnętrznego pola magnetycznego.
Rewolucja w diagnostyce i dostarczaniu leków
Chociaż podobne urządzenia były już wcześniej produkowane, to te jako pierwsze mogą być wytwarzane na skalę przemysłową, a to oznacza, że w przyszłości mogą powstać tańsze układy mikrocieczowe. Urządzenia te mogą być wykorzystywane do dostarczania leków do określonych części ciała poprzez płynne ośrodki, co otworzy drogę do przełomowych odkryć w medycynie.
„Rozwój tej technologii mógłby radykalnie zmienić sposób, w jaki uprawiamy medycynę. Urządzenia te mogłyby kiedyś dostarczać leki do odpowiednich części ciała, przepływając przez naczynia krwionośne”, tłumaczy współautor badania prof. Feodor Ogrin z Uniwersytetu Exeter w
komunikacie prasowym opublikowanym na stronie internetowej koordynatora projektu. „Przewidujemy również wykorzystanie mikroskopijnych wersji urządzenia w technologii lab-on-a-chip, co umożliwi wykonywanie złożonych procedur normalnie prowadzonych w laboratorium, takich jak diagnozowanie chorób, na nieskomplikowanym chipie. Pozwoliłoby to drastycznie skrócić czas potrzebny na rozpoczęcie leczenia i potencjalne ocalić wiele istnień ludzkich”.
Badania zespołu nad powyższym zastosowaniem urządzeń pływających dotyczyły tego, czy mogą one służyć jako pompy mikrocieczowe wbudowane w systemy lab-on-a-chip. W mikrofluidyce do transportowania cieczy przez mikroskopijne kanaliki często potrzebne są wysokociśnieniowe pompy. Zespół wykazał, że urządzenia można łatwo zmodyfikować tak, aby działały jak pompy, co może być skutecznym sposobem na manipulowanie płynami w tej skali.
Projekt ABIOMATER (Magnetically actuated bio-inspired metamaterials) zostanie zakończony w kwietniu 2019 r. Opracowane prototypy mają znaleźć bezpośrednie zastosowanie w różnych technologiach, od systemów lab-on-a-chip po implanty biomedyczne. Osiągnięcia projektu ABIOMATER przyczynią się również do obniżenia kosztów leczenia.
Więcej informacji:
strona projektu ABIOMATER
Nauki biologiczne - ostatnio dodane
poleca:
