माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक शोधकर्ताओं को जैविक रोबोटों के लिए रिमोट कंट्रोल देते हैं

वाशिंगटन (एएनआई): इलिनोइस अर्बाना-शैंपेन विश्वविद्यालय, नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी और सहयोगी संस्थानों के शोधकर्ताओं ने कहा कि हाइब्रिड "ईबायोबॉट्स" नरम सामग्री, जीवित मांसपेशियों और माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक को संयोजित करने वाले पहले हैं। उन्होंने विज्ञान रोबोटिक्स पत्रिका में अपनी सेंटीमीटर-स्केल जैविक मशीनों का वर्णन किया।

"माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स को एकीकृत करने से जैविक दुनिया और इलेक्ट्रॉनिक्स दुनिया के विलय की अनुमति मिलती है, दोनों अपने स्वयं के कई लाभों के साथ, अब इन इलेक्ट्रॉनिक बायोबॉट्स और मशीनों का उत्पादन करते हैं जो भविष्य में कई चिकित्सा, संवेदन और पर्यावरणीय अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी हो सकते हैं," अध्ययन ने कहा सह-नेता रशीद बशीर, इलिनोइस के बायोइंजीनियरिंग के प्रोफेसर और ग्रेंजर कॉलेज ऑफ़ इंजीनियरिंग के डीन।

बशीर के समूह ने बायोबॉट्स के विकास का बीड़ा उठाया है, एक नरम 3डी-मुद्रित बहुलक कंकाल पर उगाए गए माउस मांसपेशी ऊतक द्वारा संचालित छोटे जैविक रोबोट। उन्होंने 2012 में वॉकिंग बायोबॉट्स और 2016 में लाइट-एक्टिवेटेड बायोबॉट्स का प्रदर्शन किया। प्रकाश सक्रियण ने शोधकर्ताओं को कुछ नियंत्रण दिया, लेकिन व्यावहारिक अनुप्रयोग प्रयोगशाला सेटिंग के बाहर बायोबॉट्स को प्रकाश दालों को कैसे वितरित किया जाए, इस सवाल से सीमित थे।

उस प्रश्न का उत्तर नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी के प्रोफेसर जॉन ए रोजर्स से मिला, जो लचीले बायोइलेक्ट्रॉनिक्स में अग्रणी थे, जिनकी टीम ने छोटे वायरलेस माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक और बैटरी-मुक्त माइक्रो-एलईडी को एकीकृत करने में मदद की। इसने शोधकर्ताओं को eBiobots को दूर से नियंत्रित करने की अनुमति दी।

"प्रौद्योगिकी और जीव विज्ञान का यह असामान्य संयोजन स्व-उपचार, सीखने, विकसित करने, संचार करने और स्व-व्यवस्थित इंजीनियर सिस्टम बनाने में विशाल अवसर खोलता है। हमें लगता है कि बायोमेडिसिन और पर्यावरण निगरानी में विशिष्ट संभावित अनुप्रयोगों के साथ भविष्य के शोध के लिए यह एक बहुत ही उपजाऊ जमीन है। "रॉजर्स ने कहा, नॉर्थवेस्टर्न यूनिवर्सिटी में सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग, बायोमेडिकल इंजीनियरिंग और न्यूरोलॉजिकल सर्जरी के प्रोफेसर और क्वेरे सिम्पसन इंस्टीट्यूट फॉर बायोइलेक्ट्रॉनिक्स के निदेशक।

बायोबॉट्स को व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक आंदोलन की स्वतंत्रता देने के लिए, शोधकर्ताओं ने भारी बैटरी और टेदरिंग तारों को खत्म करने के लिए तैयार किया। ह्यूस्टन विश्वविद्यालय में बायोमेडिकल इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर, सह-प्रथम लेखक झेंगवेई ली ने कहा कि ईबायोबॉट बिजली की कटाई के लिए एक रिसीवर कॉइल का उपयोग करते हैं और माइक्रो-एलईडी को बिजली देने के लिए एक विनियमित आउटपुट वोल्टेज प्रदान करते हैं।

शोधकर्ता eBiobots को एक वायरलेस सिग्नल भेज सकते हैं जो LED को पल्स करने के लिए प्रेरित करता है। एल ई डी प्रकाश के प्रति संवेदनशील इंजीनियर की मांसपेशियों को अनुबंधित करने के लिए उत्तेजित करते हैं, बहुलक पैरों को आगे बढ़ाते हैं ताकि मशीनें "चलें"। माइक्रो-एलईडी इतने लक्षित होते हैं कि वे मांसपेशियों के विशिष्ट भागों को सक्रिय कर सकते हैं, जिससे ईबायोबोट वांछित दिशा में मुड़ सकता है।

शोधकर्ताओं ने मजबूती, गति और गतिशीलता के लिए eBiobot डिजाइन और घटक एकीकरण को अनुकूलित करने के लिए कम्प्यूटेशनल मॉडलिंग का उपयोग किया। इलिनोइस के यांत्रिक विज्ञान और इंजीनियरिंग के प्रोफेसर मैटिया गज़ोला ने ईबायोबॉट्स के सिमुलेशन और डिजाइन का नेतृत्व किया। Gazzola की प्रयोगशाला में एक पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता, Gazzola और सह-प्रथम लेखक Xiaotian झांग ने कहा, प्रयोगों और प्रदर्शन में सुधार के तेजी से चक्रों के लिए मचानों की पुनरावृत्त डिजाइन और योगात्मक 3D प्रिंटिंग की अनुमति है।

डिजाइन अतिरिक्त माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक के संभावित भविष्य के एकीकरण की अनुमति देता है, जैसे कि रासायनिक और जैविक सेंसर, या 3 डी-मुद्रित मचान भागों जैसे कार्यों के लिए बायोबॉट्स को धक्का देने या परिवहन करने के लिए, सह-प्रथम लेखक यंगदेओक किम ने कहा, जिन्होंने एक के रूप में काम पूरा किया। इलिनोइस में स्नातक छात्र।

शोधकर्ताओं ने कहा कि इलेक्ट्रॉनिक सेंसर या जैविक न्यूरॉन्स के एकीकरण से ईबायोबॉट्स को पर्यावरण में विषाक्त पदार्थों, बीमारी के लिए बायोमार्कर और अधिक संभावनाओं को समझने और प्रतिक्रिया करने की अनुमति मिलेगी।

"पहली बार हाइब्रिड बायोइलेक्ट्रॉनिक रोबोट विकसित करने में, हम स्वास्थ्य देखभाल नवाचार के लिए अनुप्रयोगों के एक नए प्रतिमान के लिए द्वार खोल रहे हैं, जैसे कि इन-सीटू बायोप्सी और विश्लेषण, न्यूनतम इनवेसिव सर्जरी या यहां तक कि मानव शरीर के भीतर कैंसर का पता लगाना," ली कहा।

नेशनल साइंस फाउंडेशन और नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ ने इस काम का समर्थन किया। (एएनआई)