Přeskočit na obsah

Inženýři z Massachusetts Institute of Technology vyvinuli lepidlo inspirované přísavkami, které přilne k měkkým povrchům i pod vodou.

Výzkumníci z Massachusetts Institute of Technology vyvinuli lepidlo založené na přísavné struktuře přísavek, které pevně přilne k měkkým povrchům – dokonce i pod vodou – po dlouhou dobu.

  • Lepidlo napodobující přísavky je účinné ve vlhkých a dynamických podmínkách.
  • Je schopné přilnout k měkkým tkáním trávicího traktu.
  • Prodloužené uvolňování léků a gastrointestinální senzory.
  • Ekologické použití: monitorování živých ryb.
  • Biotechnologie bez motorů a vnější energie .

Lepidlo vytvořené podle vzoru ryby přísavky, které přilne k měkkým povrchům, dokonce i pod vodou.

Inženýři z Massachusetts Institute of Technology vyvinuli lepidlo inspirované přísavkami, které přilne k měkkým povrchům i pod vodou.

Skupina inženýrů z Massachusetts Institute of Technology ve spolupráci s lékařskými a vědeckými institucemi v Bostonu vyvinula mechanické lepidlo inspirované remorou – rybou, která se s úžasnou účinností přilepí na žraloky a jiné mořské živočichy. Tento inovativní systém, který dostal název MUSAS (mechanický systém měkké podvodní adheze), prokázal svou schopnost spolehlivě a stabilně se přilepit k měkkým vlhkým povrchům i v náročných podmínkách, jako je vnitřní část trávicího traktu nebo pohybující se vodní prostředí.

Design napodobující přírodu s chirurgickou přesností

Klíčem k vytvoření zařízení je napodobení přísavného disku remory – anatomické struktury, která kombinuje kompartmentální přísavku , řady šikmých destiček a drobné výčnělky zvané špičky . Tato kombinace zajišťuje stabilní přilnavost bez poškození tkání. Namísto motorů nebo chemických lepidel systém generuje pasivní mechanickou adhezi založenou na geometrické konstrukci a inteligentních materiálech reagujících na teplotu těla.

Inženýrům se podařilo reprodukovat nejúčinnější modely deskových struktur, například Remora albescens, druhu, který se přichytává k měkkým povrchům, jako je tlama rejnoků. Tyto šikmé struktury vytvářejí mnoho vakuových mikrozón, které se dokážou přizpůsobit nehomogenním a pohyblivým tkáním.

Lékařské aplikace, které boří bariéry

Jedním z nejobtížnějších úkolů v medicíně je udržení dlouhodobého kontaktu zařízení nebo léčivých přípravků s gastrointestinálním traktem , kde kluzká sliznice, neustálý pohyb a změny pH ztěžují dlouhodobou adhezi. Pomocí MUSAS se týmu podařilo nejen účinně připevnit zařízení k tkáni žaludku, ale také prodloužit uvolňování léků, jako je kabotegravir – antiretrovirový lék používaný k prevenci i léčbě HIV. Zařízení zajistilo stabilní uvolňování léku po dobu jednoho týdne, což potenciálně zásadně mění přístup k dodávkám léků do těžko přístupných oblastí.

Navíc je systém schopen dodávat informační RNA přímo do epitelu trávicího traktu pomocí svých tepelně citlivých mikrojehel, což může přispět k vývoji dostupnějších perorálních vakcín nebo genové terapie.

Navíc díky použití impedančních senzorů umožňuje zařízení monitorovat gastroezofageální refluxní chorobu (GERD) bez nutnosti použití invazivních sond, což může znamenat méně zatěžující a účinnější diagnostiku pro miliony lidí.

Monitorování životního prostředí bez poškození divoké přírody

Kromě medicíny nachází MUSAS uplatnění také v monitorování mořského prostředí . Díky schopnosti připevnit se k živým rybám, aniž by jim ublížil nebo ovlivnil jejich chování, může zařízení pomocí vestavěných senzorů v reálném čase zaznamenávat teplotu, pH a další parametry. Tato možnost představuje cenný zdroj pro studium vodních ekosystémů v reálném čase, aniž by bylo nutné lovit nebo rušit zvířata.

Technologie, která odpovídá výzvám současnosti

Univerzálnost tohoto biokleje spočívá nejen v jeho technické konstrukci, ale také v jeho schopnosti řešit reálné problémy : od adheze na vlhkých a dynamických površích až po lokalizované a dlouhodobé podávání léků, jakož i etické a neinvazivní monitorování životního prostředí.

Zájem o biomimetické technologie mezitím roste, stejně jako potřeba ekologičtějších řešení, která umožňují snížit používání chemických materiálů a vyhnout se invazivním procedurám. Tento vývoj odpovídá současným trendům v oblasti veřejného zdraví, zdravotnických technologií a ochrany životního prostředí.

Inženýři z Massachusetts Institute of Technology vyvinuli lepidlo inspirované přísavkami, které přilne k měkkým povrchům i pod vodou.

Potenciál

MUSAS je více než jen biomedicínský průlom. Jeho pasivní konstrukce bez baterií a složitých mechanismů otevírá cestu k energeticky účinným a bezpečným technologiím . V podmínkách rostoucí rezistence vůči antibiotikům a poptávky po personalizované terapii mohou takové lepidla přispět k kontrolovanému uvolňování léků s menším počtem vedlejších účinků a větší účinností.

Kromě toho lze jejich použití v senzorech pro měření okolního prostředí integrovat do programů monitorování oceánů, což pomůže předpovídat změnu klimatu, odhalovat znečištění nebo sledovat zdraví klíčových druhů, aniž by došlo k narušení jejich životního prostředí.

V budoucnu bude možné zařízení jako MUSAS vyrábět z biologicky rozložitelných nebo recyklovatelných materiálů, což pomůže snížit dopad zdravotnických technologií na životní prostředí. Mohou se také stát užitečnými nástroji v projektech v oblasti hygieny, kde ponorné senzory budou moci nepřetržitě detekovat mikroorganismy nebo toxické látky.

MUSAS, mikroorganismy, technologie, napodobující přírodu