Massachusettsin teknillisen instituutin tutkijat ovat kehittäneet liimajärjestelmän, joka perustuu liimakaloihin ja tarttuu lujasti pehmeisiin pintoihin – jopa veden alla – pitkään.
Sisällysluettelo
Liima, joka on kehitetty liipaiskaloista ja tarttuu pehmeisiin pintoihin jopa veden alla.
Massachusettsin teknillisen instituutin insinööritiimi on yhteistyössä Bostonin lääketieteellisten ja tieteellisten laitosten kanssa kehittänyt mekaanisen liiman, joka on saanut inspiraationsa remorasta – kalasta, joka tarttuu hämmästyttävän tehokkaasti haikaloihin ja muihin merieläimiin. Tämä innovatiivinen järjestelmä, joka on nimetty MUSAS (mekaaninen pehmeän vedenalaisen tarttuvuuden järjestelmä), on osoittanut kykynsä tarttua luotettavasti ja vakaasti pehmeisiin, kosteisiin pintoihin jopa vaikeissa olosuhteissa, kuten ruoansulatuskanavan sisäpuolella tai liikkuvassa vesiympäristössä.
Luonnon tarkasti jäljittelevä muotoilu
Laitteen avain on sen imukuppimaisen rakenteen jäljittelyssä – anatomisessa rakenteessa, jossa yhdistyvät kompartmentaalinen imu , riviä kaltevia levyjä ja pienet piikit, joita kutsutaan piikeiksi . Tämä yhdistelmä takaa vakaan tarttuvuuden ilman kudosten vaurioitumista. Moottoreiden tai kemiallisten liimojen sijaan järjestelmä tuottaa passiivista mekaanista tarttuvuutta, joka perustuu geometriseen rakenteeseen ja kehon lämpötilaan reagoiviin älykkäisiin materiaaleihin.
Insinöörit ovat onnistuneet jäljittelemään tehokkaimpia levyrakenteita, kuten Remora albescens -lajia, joka kiinnittyy pehmeisiin pintoihin, kuten rauskun suuonteloon. Nämä kaltevat rakenteet luovat lukuisia tyhjiöalueita, jotka pystyvät sopeutumaan epähomogeenisiin ja liikkuviin kudoksiin.
Lääketieteelliset sovellukset, jotka murtavat esteitä
Yksi lääketieteen vaikeimmista tehtävistä on pitää laitteet tai lääkkeet pitkäaikaisessa kosketuksessa ruoansulatuskanavan kanssa, jossa liukas limakalvo, jatkuva liikkuvuus ja pH-arvon muutokset vaikeuttavat pitkäaikaista tarttumista. MUSAS-tekniikan avulla tiimi on saavuttanut paitsi tehokkaan kiinnittymisen mahalaukun kudokseen myös pitkäaikaisen vapautumisen lääkkeille, kuten kabotegravirille, joka on antiretroviraalinen lääke, jota käytetään sekä HIV:n ehkäisyyn että hoitoon. Laite varmisti lääkkeen tasaisen vapautumisen viikon ajan, mikä voi muuttaa radikaalisti lääkkeiden toimittamista vaikeapääsyisiin alueisiin.
Lisäksi järjestelmä pystyy toimittamaan informaatio-RNA:ta suoraan ruoansulatuskanavan epiteeliin lämpöherkkien mikro-neulojen avulla, mikä voi edistää helpommin saatavien suun kautta otettavien rokotteiden tai geeniterapian kehittämistä.
Lisäksi impedanssiantureiden avulla laite mahdollistaa gastroesofageaalisen refluksitaudin (GERD) seurannan ilman invasiivisia antureita, mikä voi tarkoittaa vähemmän rasittavaa ja tehokkaampaa diagnostiikkaa miljoonille ihmisille.
Ympäristön seuranta vahingoittamatta luontoa
Lääketieteen lisäksi MUSAS-laitetta voidaan käyttää meriympäristön seurantaan . Laite voidaan kiinnittää elävään kalaan vahingoittamatta sitä tai vaikuttamatta sen käyttäytymiseen, ja se voi rekisteröidä lämpötilan, pH-arvon ja muita parametreja reaaliajassa sisäänrakennettujen anturien avulla. Tämä ominaisuus on arvokas resurssi vesiekosysteemien tutkimiseen reaaliajassa ilman, että eläimiä tarvitsee pyydystää tai häiritä.
Teknologia, joka vastaa nykyajan haasteisiin
Tämän bioliiman monipuolisuus ei piile vain sen teknisessä rakenteessa, vaan myös sen kyvyssä ratkaista todellisia ongelmia : kosteisiin ja dynaamisiin pintoihin tarttumisesta paikalliseen ja pitkäaikaiseen lääkkeiden annosteluun sekä eettiseen ja ei-invasiiviseen ympäristön seurantaan.
Samaan aikaan kiinnostus biomimeettisiä teknologioita kohtaan kasvaa, samoin kuin tarve ympäristöystävällisemmille ratkaisuille, jotka mahdollistavat kemikaalien käytön vähentämisen ja invasiivisten toimenpiteiden välttämisen. Tämä kehitys vastaa nykyisiä suuntauksia kansanterveyden, lääketieteellisen teknologian ja ympäristönsuojelun aloilla.
Potentiaali
MUSAS on enemmän kuin vain biolääketieteen läpimurto. Sen passiivinen rakenne, jossa ei ole paristoja tai monimutkaisia mekanismeja, avaa tien energiatehokkaille ja turvallisille teknologioille . Antibioottiresistenssin lisääntyessä ja yksilöllisen hoidon kysynnän kasvaessa tällaiset liimat voivat edistää lääkkeiden hallittua vapautumista, jolloin sivuvaikutukset ovat vähäisempiä ja tehokkuus parempi.
Lisäksi niiden käyttö ympäristösensoreissa voidaan integroida merien seurantaohjelmiin, mikä auttaa ennustamaan ilmastonmuutosta, havaitsemaan saasteita tai seuraamaan tärkeiden lajien terveyttä niiden elinympäristöä häiritsemättä.
Tulevaisuudessa MUSAS-kaltaiset laitteet voidaan valmistaa biohajoavista tai kierrätettävistä materiaaleista, mikä auttaa vähentämään lääketieteellisen teknologian ympäristövaikutuksia. Ne voivat myös olla hyödyllisiä välineitä sanitaatioprojekteissa, joissa upotettavat anturit voivat jatkuvasti havaita mikro-organismeja tai myrkyllisiä aineita.
