Zdravie a medicína

Aktuálne: Na svete sú prvé prototypy umelých bio svalov

Výskumný tím z Freiburgskej univerzity vyvinul svalový materiál z prírodných proteínov, ktorý sa dokáže autonómne zmršťovať.
Informácie o tomto príspevku

Vydané 3. februára 2022
Zverejnil
Zdroj témy:
Titulná fotografia:

Obsahuje tieto témy: , , , , , , , , , , , , , , ,

Podporíte distribúciu tohto obsahu?

[Sassy_Social_Share]
freiburg-umele svaly

Univerzita vo Freiburgu sa pýši vytvorením prvého materiálu, ktorý sa dokáže autonómne rytmicky pohybovať.

V minulosti sa vedci pokúšali použiť prírodné bielkoviny ako základ pre vývoj a stavbu umelých svalových systémov. Avšak donedávna sa im nedarilo vyvinúť syntetický materiál vytvorený čisto na biologickej báze, ktorý by sa samostatne pohyboval. Až Dr. Stefan Schiller and Dr. Matthias Huber z Freiburgskej Univerzity uspeli.

Umelé svaly (Artifical muscles)

Umelé svaly sú materiály alebo zariadenia, ktoré napodobňujú prirodzené svaly. Môžu meniť svoju tuhosť, zmršťovať sa, rozpínať sa, alebo sa otáčať v dôsledku vonkajšieho podnetu (napr. zmene napätia, prúdu, tlaku alebo teploty). Vďaka svojej všestrannosti a výkonu majú umelé svaly potenciál byť veľmi prevratnou technológiou. S uplatnením v priemysle, medicíne, robotike a mnohých ďalších oblastiach.

Niektoré z týchto nových technológií sú prezentované ako inteligentné materiály. Poskytujú možnosť ovládania a snímania, čo umožňuje vývoj vysoko integrovaných systémov. Spolu s pokrokom v mäkkej robotike a elektronike sa rýchlo rozvíja aj aplikácia umelých svalov v bio-inšpirovanej robotike.

Aké materiály sa používajú na výrobu umelých svalov?

Presný výber materiálov a jemné ladenie ich vlastností predstavuje základný aspekt pri realizácii nových aktívnych systémov, ako sú napríklad umelé svaly. Medzi používané materiály patria elastoméry, vodivé polyméry, iónovo vodivé polyméry a uhlíkové nanotrubičky.

Polymér je veľká molekula tvorená z reťazcov alebo kruhov spojených opakujúcich sa podjednotiek, ktoré sa nazývajú monoméry. Polyméry môžu byť prírodné alebo syntetické. Medzi prírodné polyméry (biopolyméry) patrí hodváb, guma, celulóza, vlna, keratín, kolagén, škrob alebo DNA. Syntetické polyméry sa pripravujú chemickými reakciami v laboratóriu. Príklady syntetických polymérov zahŕňajú PVC (polyvinylchlorid), polystyrén, syntetický kaučuk, silikón, polyetylén, neoprén, alebo nylon.

Polymérové umelé svaly môžeme rozdeliť do dvoch hlavných skupín. V prvej skupine je zmena rozmerov svalu spôsobené reakciou na elektrické pole. Druhá skupina umelých svalov z polymérov predstavuje triedu materiálov, v ktorých je na aktiváciu svalov potrebná prítomnosť a pohyb iónov.

Syntetický biologický materiál

Materiál použitý vedeckým tímom z Freiburgu je založený na elastíne, prírodnom vláknitom proteíne, ktorý sa vyskytuje aj u ľudí. Tento proteín dodáva pružnosť pokožke a cievam. Podľa vzoru elastínu výskumníci vyvinuli dva jemu podobné proteíny. Jeden reaguje na výkyvy pH a druhý na zmeny teploty. Neskôr vedci spojili tieto dva proteíny pomocou fotochemického zosieťovania a vytvorili dvojvrstvový materiál.

Samostatný pohyb materiálu

Novovytvorený dvojradový syntetický materiál získal aj ďalšie prvenstvo na poli svalového výskumu. Jeho kontrakcie možno ovládať pomocou zmien pH a teploty.

Vedcom sa podarilo vyvolať rytmické kontrakcie pomocou chemického zdroja energie ako paliva. V tomto prípade použili siričitan sodný. Zložité chemické reakcie, ktoré slúžia na poháňanie oscilačného pohybu svalového prototypu sa spustia pri teplote približne 20 stupňov Celzia. Okrem kontroly začatia a zastavenia rytmických pohybov je možné naprogramovať určité stavy, ktoré materiál môže nadobudnúť.

„V budúcnosti by sa materiál mohol ďalej vyvíjať tak, aby reagoval na iné podnety, napríklad na koncentráciu soli v prostredí, a aby spotrebúval iné zdroje energie.“ Dr. Schiller

Umelé svaly a ich využitie

Vyrobené svaly môžu v budúcnosti nahradiť väčšinu elektromotorových aktuátorov. Ďalším prípadom je ich použitie v robotických ramenách.

Samozrejme, najzaujímavejšie využitie umelých svalov je v protetike. Vedci vyvíjajú umelé svalové protézy, ktoré sa rozťahujú a zmršťujú ako skutočné biologické svaly, ale fungujú lepšie. Výskum a vývoj ide neustále dopredu, a preto sa mnohé z nich možno stanú súčasťou transplantovaných orgánov. Ak sa podarí navrhnúť umelé svaly, ktoré by napodobňovali srdcové chlopne, mohli by sa používať na opravu poškodeného srdca namiesto čakania na transplantáciu vhodného orgánu.

 

 

Informácie o tomto príspevku

Vydané 3. februára 2022
Zverejnil
Zdroj témy:
Titulná fotografia:

Obsahuje tieto témy: , , , , , , , , , , , , , , ,

Pomôžte nám zdieľať tento obsah

[Sassy_Social_Share]

Pokračujte na ďalší príspevok »



Hórovo oko a jeho boj proti temnote

  • Horus, jeho život a symbol Horovo oko Horus bol synom Osirisa, boha posmrtného života, a Isis, bohyne liečenia. Isis bola prvou egyptskou kráľovnou. Bola známa svojou schopnosťou liečiť iných a svojou ochranou žien a detí. Isis bola tiež bohyňou mesiaca. Mala intenzívnu lásku a oddanosť svojmu manželovi Osirisovi. Osiris a Isis boli súrodenci a boli… Prečítať celé

    • Vesmírny výskum

    Rover Perseverance a helikoptéra Ingenuity sú na Marse už takmer tri roky. Aké sú ich výsledky a čo ich čaká v budúcnosti?

  • Štart nosnej rakety Atlas V-541 započal planetárnu misiu Mars 2020, prostredníctvom ktorej sa vedci z americkej agentúry NASA chcú dozvedieť viac o niekdajšej obyvateľnosti červenej planéty. Raketa vzlietla z leteckej základne Cape Canaveral na Floride ešte v júli 2020. Sonda, určená na prepravu kľúčových zariadení na Mars, zostúpila na povrch planéty takmer sedem mesiacov po… Prečítať celé
  • Perseverance potvrdil usadeniny pod povrchom kráteru, no Ingenuity sa poškodil rotor, čo ju znefunkčnilo.

    • SVET

    Premýšľate nad kúpou nehnuteľnosti? Chorvátske mestečko ponúka domy za pár centov

  • Čo tak vyjsť z kolobehu stereotypu a presťahovať sa do malebnej dedinky v horách či prímorského mesta? Na prvé počutie to znie ako nereálna predstava, avšak určité európske mestá ponúkajú lacné bývanie svojim potenciálnym obyvateľom v uvedených oblastiach. Ako prvé ošiaľ vyvolalo Taliansko, ktoré inšpirovalo ľudí, aby zmenili svoj život kúpou nehnuteľnosti za jedno euro…. Prečítať celé
  • Pred jej kúpou je však potrebné splniť niekoľko podmienok.

    • Problém so sedacím nervom: ako ho diagnostikovať a liečiť

  • Ischias je stav, keď sa sedací nerv, najdlhší a najširší samostatný nerv v tele, podráždi alebo stlačí. Zovretý nerv môže spôsobiť bolesť, ktorá vyžaruje z dolnej časti chrbta až do chodidla.   Vedeli ste, že tretím najčastejším dôvodom, prečo ľudia navštevujú svojho lekára, sú bolesti chrbta? Problémy so sedacím nervom môže spôsobiť veľa vecí, vrátane… Prečítať celé

    • LIFESTYLE

    Louis Vuitton predstavil ďalší kontroverzný produkt. Zakúpiť si môžete desiatové vrecko za takmer 3-tisíc eur

  • Existuje viacero spôsobov, ako ušetriť desiatky eur za týždeň. Jedným z nich je napríklad nahrádzanie jazdy autom za verejnú hromadnú dopravu či chôdzu. Výnimku však netvorí ani nosenie si jedla do práce. Módna značka Louis Vuitton danému zvyku prináša nový rozmer. Desiata z domu nemusí byť efektívna len pre vašu peňaženku, ale aj pre vášho… Prečítať celé
  • Predminulý rok predstavil tašku cez rameno v podobe plechovky na farbu.