Novi metamaterijal bi mogao bitno izmeniti uređaje koji se implantiraju ili gutaju

Istraživači sa Univerziteta Rajs razvili su mekan, ali jak metamaterijal koji se može kontrolisati daljinski da bi brzo promenio svoju veličinu i oblik. Ovaj izum predstavlja značajan napredak koji bi mogao transformisati medicinske uređaje koji se unose gutanjem ili se implantiraju.

Metamaterijali su sintetičke konstrukcije sa neobičnim svojstvima kojih obično nema u prirodnim materijalima. Umesto oslanjanja jedino na hemijski sastav, efikasno ponašanje ovih materijala je prvenstveno određeno fizičkom strukturom, to jest specifičnim oblikom, rasporedom i razmerom njihovih gradivnih blokova.

Preporučujemo

Novi metamaterijal poseduje jedinstvenu kombinaciju stabilnosti i promenljivosti oblika, za koju istraživači kažu da ranije nije ostvarena u tako mekanim strukturama. Ovaj materijal je takođe izuzetno jak – može da izdrži pritisak tereta koji je više od 10 puta veći nego njegova težina i ostaje delotvoran na temperaturama koje daleko prevazilaze fiziološke uslove, kao i u vrlo grubim hemijskim sredinama.

„Programirali smo multistabilnost, tj. sposobnost postojanja u više stabilnih stanja, u mekanu strukturu putem inkorporiranja geometrijskih odlika poput trapezoidnih potpornih segmenata i ojačanih nosača. Ovi elementi stvaraju energetsku barijeru koja drži strukturu u novom obliku čak i nakon što je spoljašnja aktivaciona sila uklonjena“, kažu istraživači.

Meka arhitektura metamaterijala pomaže da se reše medicinski bezbednosni problemi poput povreda želuca, povreda probadanjem i zapaljenja, mogućih usled uređaja od krutih komponenti.

Putem 3D štampe su napravljeni kalupi koji formiraju povezane mikroarhitekture sa potpornim segmentima. Ovaj dizajn omogućava brzo prebacivanje između otvorenih i zatvorenih stanja, a transformisana konfiguracija se zadržava čak i nakon uklanjanja magnetnog polja. Kombinovanje više takvih jedinica kao „gradivnih blokova“ formira 3D strukturu koja može ne samo transformisati svoj oblik, već i proizvesti složene peristaltičke pokrete radi pomeranja ili dostavljanja tečnosti na kontrolisan način uz aktivaciju magnetnim poljem.

Treba reći da je materijal nastavio da funkcioniše pouzdano čak i posle produženog izlaganja mehaničkom stresu i korozivnom dejstvu kiseline, što su uslovi koji imitiraju grubu sredinu ljudskog probavnog sistema.

Metamaterijal omogućava daljinsko kontrolisanje veličine i oblika uređaja unutar tela. Ovo bi moglo omogućiti životno značajne kapacitete kao što su precizna kontrola pozicije uređaja, dostavljanje leka tamo gde treba ili primena ciljanih mehaničkih sila duboko u telu.

„Sad upotrebljavamo ovaj metamaterijal u cilju razvoja sistema koji se unose putem usta i koji bi jednog dana mogli tretirati gojaznost kod ljudi ili poboljšati zdravlje morskih sisara. Takođe radimo sa hirurzima Teksaskog medicinskog centra na dizajnu bežičnih fluidnih sistema kontrole u cilju pronalaska rešenja za još nezadovoljene kliničke potrebe.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)