Faszination Technik Ein Milliroboter im Raupenkostüm

In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: ein millimetergroßer Roboter aus einem magnetischen Gelatinehydrogel, der greifen, rollen und sich falten kann. Seine Geh- und Greiffähigkeiten sind von Raupen inspiriert.

Millirobots sind winzige Roboter im Millimeterbereich. Sie könnten eines Tages Medikamente abgeben oder minimalinvasive Operationen durchführen. Meist angetrieben durch ein Magnetfeld, sind sie in der Lage, sich beispielsweise durch das Gewebe unseres Magen-Darm-Trakts zu bewegen oder zu rollen. Sie könnten auch mit einer Medikamentenlösung beschichtet werden und das Medikament genau dort abgeben, wo es im Körper benötigt wird. Die meisten Milliroboter bestehen jedoch aus nicht abbaubaren Materialien wie Silikon. Wenn sie in klinischen Anwendungen verwendet werden sollten, müssten sie chirurgisch wieder entfernt werden.

Gelatinehydrogel als biologisch abbaubares Material

Jetzt haben Forscher an der Universität von Hong Kong einen Milliroboter aus weichen, biologisch abbaubaren, magnetischen Materialien geschaffen, der greifen, rollen und klettern kann – und sich nach getaner Arbeit leicht auflöst. Wie die American Chemical Society mitteilt, ist der Milliroboter von den Geh- und Greiffähigkeiten von Insekten inspiriert. Er besteht aus einer Gelatinelösung, die mit Eisenoxid-Mikropartikeln vermischt ist. Ein Platzieren des Materials über einem Permanentmagneten bewirkt, dass die Mikropartikel in der Lösung das Gel nach außen drücken und sich insektenartige Beine entlang der Linien des Magnetfeldes bilden. Mit Ammoniumsulfat erfolgt abschließend eine Vernetzung im Hydrogel. Durch die Variation von Geldicke, Magnetfeldstärke und Zusammensetzung der Ammoniumsulfatlösung können die mechanischen Eigenschaften abgestimmt werden.

Magnetinduzierte Greifbewegungen

Da die Eisenoxid-Mikropartikel innerhalb des Gels Magnetketten bilden, führt das Bewegen eines Magneten in der Nähe des Hydrogels dazu, dass sich die Beine beugen und eine klauenartige Greifbewegung erzeugen. In Experimenten griff das Material nach einem 3D-gedruckten Zylinder und einem Gummiband und trug jeden einzelnen Gegenstand an neue Orte. Darüber hinaus testeten die Forscher die Fähigkeit des Millirobots, ein Medikament zu verabreichen, indem sie es mit einer Farbstofflösung überzogen und dann durch ein Magenmodell rollen ließen. Am Bestimmungsort angekommen, entfaltete sich der Roboter und gab den Farbstoff mit dem strategischen Einsatz von Magneten frei. Da er aus wasserlöslicher Gelatine bestand, wurde der Milliroboter in zwei Tagen leicht in Wasser abgebaut und hinterließ nur die winzigen magnetischen Partikel.

Zur Originalpublikation in der Fachzeitschrift ACS Applied Polymer Materials

Dieser Beitrag ist ursprünglich auf unserem Partnerportal konstruktionspraxis erschienen.

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