Masasčūsetsas Tehnoloģiju institūta pētnieki ir izstrādājuši līmes sistēmu, kas balstīta uz piekļāvju zivju piekļāvšanās struktūru un ilgstoši stingri pielīp pie mīkstām virsmām pat zem ūdens.
- Līme, kas imitē piekļāvušos zivis, ir efektīva mitros un dinamiskos apstākļos.
- Spēj pielipt pie mīkstajiem gremošanas trakta audiem.
- Ilgstoša zāļu atbrīvošana un kuņģa-zarnu sensori.
- Ekoloģiska lietošana: dzīvo zivju monitorings.
- Biotehnoloģija bez dzinējiem un ārējās enerģijas .
- Līme, kas izveidota, iedvesmojoties no lipīgajām zivīm, kas pielīp pie mīkstām virsmām pat zem ūdens.
- Dizains, kas ar ķirurģisku precizitāti imitē dabu
- Medicīniskas lietojumprogrammas, kas nojauc barjeras
- Vides monitorings, nekaitējot savvaļas dzīvniekiem
- Tehnoloģija, kas atbilst mūsdienu izaicinājumiem
- Potenciāls
Līme, kas izveidota, iedvesmojoties no lipīgajām zivīm, kas pielīp pie mīkstām virsmām pat zem ūdens.
Masasčūsetsas Tehnoloģiju institūta inženieru grupa sadarbībā ar Bostonas medicīnas un zinātnes iestādēm ir izstrādājusi mehānisku līmi, kas iedvesmota no remoras — zivs, kas ar pārsteidzošu efektivitāti pielīp pie haizivīm un citiem jūras dzīvniekiem. Šī inovatīvā sistēma, kas nosaukta MUSAS (mehāniska mīksta zemūdens adhezijas sistēma), ir pierādījusi savu spēju droši un stabili pielipt pie mīkstām mitrām virsmām pat sarežģītos apstākļos, piemēram, gremošanas trakta iekšpusē vai kustīgā ūdens vidē.
Dizains, kas ar ķirurģisku precizitāti imitē dabu
Ierīces izveides atslēga slēpjas tās imitācijā pēc remoras piesūcošā diska – anatomiskas struktūras, kas apvieno kompartmentālu piesūkšanos , slīpās plāksnītes un sīkus smailiņus, ko sauc par smailiņiem . Šī kombinācija nodrošina stabilu saķeri bez audu bojājumiem. Tā vietā, lai izmantotu motorus vai ķīmiskos līmes, sistēma rada pasīvu mehānisku saķeri, kas balstās uz ģeometrisko konstrukciju un viediem materiāliem, kuri reaģē uz ķermeņa temperatūru.
Inženieriem ir izdevies reproducēt visefektīvākos plāksnīšu struktūru modeļus, piemēram, Remora albescens , sugas, kas piestiprinās pie mīkstām virsmām, piemēram, raju mutē. Šīs slīpās struktūras rada daudzas vakuuma mikrozonas, kas spēj pielāgoties nevienveidīgiem un kustīgiem audiem.
Medicīniskas lietojumprogrammas, kas nojauc barjeras
Viena no sarežģītākajām uzdevumiem medicīnā ir uzturēt ilgstošu kontaktu starp ierīcēm vai zālēm un gremošanas traktu, kur slidenā gļotāda, pastāvīga kustība un pH izmaiņas apgrūtina ilgstošu saistīšanos. Ar MUSAS palīdzību komanda panāca ne tikai efektīvu pieķeršanos pie kuņģa audiem, bet arī ilgstošu tādu zāļu kā kabotegravirs – pretretrovirālu zāļu, ko izmanto gan HIV profilaksei, gan ārstēšanai – atbrīvošanu. Ierīce nodrošināja stabilu zāļu atbrīvošanu nedēļas laikā, kas potenciāli radikāli maina pieeju zāļu piegādei grūti pieejamās vietās.
Turklāt sistēma spēj piegādāt informācijas RNS tieši gremošanas trakta epitēlijam, izmantojot savas termoreaktīvās mikroadatas, kas var veicināt pieejamāku perorālo vakcīnu vai gēnu terapijas izstrādi.
Turklāt, pateicoties impedances sensoriem, ierīce ļauj veikt gastroezofageālās refluksa slimības (GERB) monitoringu bez nepieciešamības izmantot invazīvus zondus, kas var nozīmēt mazāk apgrūtinošu un efektīvāku diagnostiku miljoniem cilvēku.
Vides monitorings, nekaitējot savvaļas dzīvniekiem
Papildus medicīnai MUSAS tiek izmantots arī jūras vides monitoringā . Pateicoties spējai piestiprināties pie dzīvas zivs, nekaitējot tai un neietekmējot tās uzvedību, ierīce var reāllaikā reģistrēt temperatūru, pH līmeni un citus parametrus, izmantojot iebūvētos sensoru. Šī iespēja ir vērtīgs resurss, lai reāllaikā pētītu ūdens ekosistēmas, nepieciešamības gadījumā nozvejojot vai traucējot dzīvniekus.
Tehnoloģija, kas atbilst mūsdienu izaicinājumiem
Šīs bioloģiskās līmes universālums slēpjas ne tikai tās tehniskajā konstrukcijā, bet arī tās spējā risināt reālas problēmas : no saķeres ar mitrām un dinamiskām virsmām līdz lokalizētai un ilgstošai zāļu piegādei, kā arī ētiskai un neinvazīvai vides monitoringam.
Tikmēr interese par biomimētiskajām tehnoloģijām pieaug, tāpat kā nepieciešamība pēc videi draudzīgākiem risinājumiem, kas ļautu samazināt ķīmisko vielu izmantošanu un izvairīties no invazīvām procedūrām. Šāda attīstība atbilst mūsdienu tendencēm sabiedrības veselības, medicīnas tehnoloģiju un vides aizsardzības jomā.
Potenciāls
MUSAS ir kaut kas vairāk nekā tikai biomedicīnas atklājums. Tā pasīvā konstrukcija bez baterijām un sarežģītiem mehānismiem paver ceļu uz energoefektīvām un drošām tehnoloģijām . Ņemot vērā pieaugošo rezistenci pret antibiotikām un pieprasījumu pēc personalizētas terapijas, šādas līmes var veicināt kontrolētu zāļu atbrīvošanu ar mazāk blakusparādībām un lielāku efektivitāti.
Turklāt to izmantošanu vides sensoru sastāvā var integrēt okeāna monitoringa programmās, palīdzot prognozēt klimata pārmaiņas, atklāt piesārņojumu vai uzraudzīt galveno sugu veselību, neietekmējot to dzīves vidi.
Nākotnē tādas ierīces kā MUSAS varēs ražot no bioloģiski noārdāmiem vai pārstrādājamiem materiāliem, kas palīdzēs samazināt medicīnas tehnoloģiju ietekmi uz vidi. Tās var kļūt par noderīgiem instrumentiem sanitārijas projektos, kur iegremdējamie sensori varēs nepārtraukti atklāt mikroorganismus vai toksiskas vielas.
