연구원들은 자신의 뼈를 만들 수 있는 뼈 성장 영감 '마이크로 로봇'을 개발한다.

골격에서 뼈의 성장에 영감을 받아 스웨덴의 Linkoping 대학과 일본의 오카야마 대학의 연구원들은 경화되기 전에 다양한 모양으로 변할 수 있는 재료 조합을 개발했다.

대표이미지. 이미지 크레디트: ANI

골격에서 뼈의 성장에 영감을 받아 스웨덴의 Linkoping 대학과 일본의 오카야마 대학의 연구원들은 경화되기 전에 다양한 모양으로 변할 수 있는 재료 조합을 개발했다. 재료는 처음에는 부드럽지만 나중에 골격에서 발견되는 동일한 재료를 사용하는 뼈 발달과정을 통해 단단해진다.

우리가 태어날 때 두개골에는 천문이라고 불리는 부드러운 결합 조직 조각으로 덮인 틈이 있다. 우리의 두개골이 출생 중에 변형되어 산도를 성공적으로 통과할 수 있는 것은 천문 덕분이다. 출생 후 천문 조직은 점차 단단한 뼈로 변한다. 

이제 연구자들은 이 자연적 과정과 유사한 재료를 결합했다. "우리는 재료가 시간에 따라 다른 속성을 가져야 하는 응용 분야에 이것을 사용하고 싶다. 첫째, 재료는 부드럽고 유연하며 경화되면 제자리에 고정된다. 이 재료는 예를 들어 , 복잡한 뼈 골절 마이크로 로봇에도 사용할 수 있다. 이 부드러운 마이크로 로봇은 얇은 주사기를 통해 몸에 주입될 수 있다.

이 아이디어는 일본 연구 방문 중 재료 과학자 Edwin Jager가 뼈 연구를 수행하는 Hiroshi Kamioka와 Emilio Hara를 만났을 때 부화되었다. 일본연구원들은 단기간에 뼈 성장을 자극할 수 있는 일종의 생체 분자를 발견했다. 이 생체 분자를 Jager의 재료 연구와 결합하여 다양한 강성을 가진 새로운 재료를 개발할 수 있다. Advanced Materials에 발표된 후속 연구에서 연구원들은 다양한 모양을 취하고 강성을 변경할 수 있는 일종의 단순한 "마이크로 로봇"을 구성했다. 연구자들은 알지네이트라는 겔 물질로 시작했다. 젤의 한 면에는 고분자 물질이 성장한다. 이 물질은 전기활성이며 낮은 전압이 가해지면 부피가 변한다.

겔의 다른 면에 연구자들은 부드러운 겔 물질을 단단하게 하는 생체분자를 부착했다. 이러한 생체 분자는 뼈 발달에 중요한 세포의 일종인 세포막에서 추출된다. 물질을 세포 배양 배지(신체와 유사하고 칼슘과 인을 포함하는 환경)에 담그면 생체 분자가 젤을 광물화하고 뼈처럼 단단하게 만든다. 연구자들이 관심을 가질 수 있는 한 가지 잠재적인 응용은 뼈 치유이다. 아이디어는 전기 활성 폴리머로 구동되는 부드러운 재료가 복잡한 골절의 공간으로 스스로를 조종하고 확장할 수 있다는 것이다. 재료가 단단해지면 새로운 뼈를 만들기 위한 기초를 형성할 수 있다. 그들의 연구에서 연구원들은 재료가 닭 뼈 주위를 감쌀 수 있음을 보여준다.

젤에 패턴을 만들어 연구원들은 전압이 가해지면 간단한 마이크로 로봇이 어떻게 구부러지는지 결정할 수 있다. 재료 표면의 수직선은 로봇을 반원형으로 구부리도록 하고 대각선은 코르크 마개 나사처럼 구부리도록 한다. "재료가 회전하는 방식을 제어하여 마이크로 로봇을 다양한 방식으로 움직이게 할 수 있으며 부러진 뼈에서 재료가 펼쳐지는 방식에도 영향을 줄 수 있다. 이러한 움직임을 재료의 구조에 포함할 수 있으므로 이러한 로봇을 조종하기 위한 복잡한 프로그램이 필요하지 않다."

이 재료 조합의 생체 적합성에 대해 더 많이 배우기 위해 연구자들은 이제 그 특성이 살아있는 세포와 어떻게 작동하는지 자세히 조사하고 있다.

이 이야기는 Devdiscourse 직원이 편집하지 않았으며 신디케이트 피드에서 자동 생성된다.