Microbots que pueden hacer crecer sus propios huesos

Una nueva sustancia conduce a microbios simples que utilizan los procesos de mineralización en el cuerpo para ayudar a reparar los huesos.

La naturaleza, como siempre, proporciona inspiración a los investigadores que quieren crear Nuevas tecnologías innovadoras O hacer inventos asombrosos. En este caso, utiliza los procesos de mineralización que se encuentran en el cuerpo para crear microbios que pueden hacer crecer su propio hueso.

Podría crear la imagen de un robot esquelético, lo que sería muy atractivo, pero aunque todavía no estamos ahí, la tecnología siempre comienza en alguna parte. Reportado en el diario Productos avanzados, Un equipo de investigadores dirigido por Edwin Jagger, profesor asociado de la Universidad de Linkping, desarrolló un tipo diferente de refuerzo que endurece el «tejido» blando hasta convertirlo en hueso sólido.

“La inspiración a menudo fue impulsada por la curiosidad, pero la necesidad de una erección cambiante en robótica suave siempre ha estado en mi mente”, dijo Jagger en un correo electrónico. ASN. «Conocí a un investigador japonés que se encontraba en Japón y descubrió que las nanopartículas celulares pueden conducir a una rápida formación de hueso. Discutimos esto en el almuerzo y exploramos la idea para ver si podrían existir estos nuevos ingredientes. [used] Para crear oxidantes blandos y microbios blandos que puedan hacer crecer sus propios huesos».

Aunque Jagger señala que sus microbots son aún más simples, solo son actuadores inteligentes integrados que tienen una aplicación confiable en muchos campos.

En la robótica blanda, inicialmente el material blando puede insertarse fácilmente a través de pequeños agujeros o espacios y luego endurecerse en varias partes de carga, como el cuerpo o las piernas y los brazos, mientras que las bisagras son flexibles y ayudan a crear microbots complejos.

“También se puede pensar en guías y catéteres que requieren diferentes propiedades durante un proceso”, dijo Jagger. «O para reparar un hueso, el material debe ser blando y flexible durante la inyección y rígido después de que se haya reparado la fractura».

Los actuadores reportados en el presente estudio están formados por la incorporación de un polímero electroactivo, en este caso polipropileno (PPy), un gel que contiene nanopartículas de membrana celular incrustadas extraídas de células formadoras de hueso. Ppy cambia su tamaño en respuesta al voltaje aplicado, lo que hace que el objeto se doble en la dirección deseada.

“La capa de PPy actúa como un músculo sintético y dobla el acelerador”, explicó Jagger. «Cuando se sumergen en una solución que contiene calcio, las nanopartículas comienzan a formar minerales, que se convierten en minerales cada vez más grandes a medida que se producen en el cuerpo durante la formación de los huesos».

Al agregar formas a los actuadores, el equipo puede controlar la dirección en que se mueven y luego las formas finales que toman. Estos movimientos están incrustados en la estructura del objeto, lo que significa que ningún dispositivo o programa externo necesita usarlos. Por ejemplo, la programación previa de cómo se mueve el material le permite expandirse y mezclarse en fracturas complejas, creando nuevo tejido óseo para reparar la lesión.

“Los próximos pasos funcionan en dispositivos de microbots más sofisticados y se enfocan en reparar fracturas complejas”, dijo Jagger. «Pero, estudios básicos sobre la formación de hueso en estos geles».

Nota: Tanfeng Cao, et al., Hueso autoconstruido de actuadores blandos de rigidez variable biohíbridos, Productos Avanzados (2022). DOI: 10.1002 / adma.202107345

Crédito de la imagen principal: Olov Planthaber / LiU