Bắt chước cuộc sống
Một nỗ lực hợp tác giữa Đại học Công nghệ Nanyang, Singapore (NTU Singapore) và Đại học Carnegie Mellon đã thiết lập ra một phương pháp phát triển hydrogel theo cách gần gũi hơn với hình dáng và cấu trúc của mô động thực vật.
Khi các mô này được phát triển tự nhiên, những khu vực khác nhau sẽ phát triển với các tỷ lệ khác nhau, điều này dẫn đến các hình thức phức hợp. Các nhà nghiên đã áp dụng phương thức này vào cách thức tiếp cận của họ, điều chỉnh nồng độ oxy để tạo ra các hình dạng mong muốn. Nồng độ cao hơn sẽ ngăn chặn sự liên kết chéo giữa các hóa chất ức chế sự tăng trưởng.
Quá trình này có thể được gia tăng thông qua việc sử dụng ràng buộc cơ học như dây mềm hoặc chất nền thủy tinh để hình thành liên kết hóa học với gel. Điều này có thể hướng đến quá trình tự lắp ráp chất, tạo ra các loại cấu trúc khác nhau.
Kỹ thuật hiện tại xây dựng cấu trúc 3D bằng cách thêm hoặc bỏ các lớp vật liệu. Để đạt được thành công, hydrogel xốp cần bắt chước quá trình khuếch trương và sự sinh sôi nảy nở trong các mô sống nhờ quá trình trùng hợp liên tục.
Phát triển gel
Hydrogel sẽ được sử dụng cho công nghệ mô và trong lĩnh vực Soft Robot.
Bàn tay của Soft Robot hứa hẹn tính nhân bản. Nguồn: techgenmag.com
Các cơ quan của con người có nhiều chuyên hóa khác nhau cho phép chúng thực hiện tốt nhiệm vụ đặc trưng của mình - ví dụ như ruột non được bao phủ bởi những nếp gấp nhỏ được gọi là villi tăng khả năng hấp thu chất dinh dưỡng bằng cách tăng diện tích bề mặt. Do đó, việc hình thành cấu trúc thông qua sử dụng quá trình mới này sẽ cho phép chúng ta nhân rộng tốt hơn loại kiến trúc phức tạp.
Theo chủ tịch NTU Singapore Subra Suresh: “Nắm quyền kiểm soát tốt hơn về sự phát triển và tự lắp ráp của hydrogel thành những cấu trúc phức tạp sẽ cung cấp một loạt các khả năng tiềm ẩn trong các lĩnh vực y tế và robot. Một lĩnh vực tiềm năng nữa là công nghệ mô, hướng đến mục đích thay thế các mô sinh học bị hư hỏng, như chữa đầu gối hoặc tạo ra gan giả”.
Người ta cho rằng những tiến bộ trong Soft Robot có thể có tác động sâu sắc đến cả làn sóng phát triển tiếp theo của robot, và khả năng tạo ra các cơ quan tổng hợp và phẫu thuật tiên tiến. Khoa học đã có thể sản xuất cơ bắp nhân tạo và mô hình quả tim chế tạo bằng công nghệ in 3D, nhưng những khả năng mô phỏng mô sinh học tốt hơn sẽ giúp đẩy mạnh hơn nữa những nỗ lực này.
Sự tăng trưởng, cấu trúc và kiểm soát của Hydrogel là minh chứng rất hữu ích khi khoa học phát triển các robot và máy móc cần di chuyển. Nếu có thể mô phỏng thành công cách cơ bắp mềm liên kết với bộ xương cứng, chúng ta có thể tạo ra những bước chuyển động phức tạp hơn cho robot.
Nghiên cứu cũng có thể dẫn đến những nghiên cứu sâu hơn về bản chất tăng trưởng của tế bào. Sự phát triển liên tục có thể được quan sát thấy trong phần lớn sự sống trên trái đất, vì vậy quá trình mới này cho phép các nhà khoa quan sát cách thức diễn ra của nó trên các thực thể.
