القلب القائم على خلايا العضلات المحرك و بيوروبوت الاستقرار الذاتي - الجزء 1

ملخص

في هذه الدراسة من جزئين، تم تطوير المحرك البيولوجي باستخدام بوليتيميثيلزيلوكسان مرنة للغاية (بدمس) الكابولي وخلايا العضلات الحية (العضلية)، وتتميز. تم تأسيس المحرك البيولوجي مع قاعدة مصنوعة من المواد المعدلة بدمس لبناء الذاتي الاستقرار، بيوروبوت السباحة.

الملخص

الآلات البيولوجية غالبا ما يشار إليها باسم بيوروبوتس، هي الخلايا الحية أو الأنسجة القائمة على الأجهزة التي تعمل فقط من قبل النشاط مقلص من المكونات الحية. ونظرا لمزاياها الكامنة، تكتسب بيوروبوتس اهتماما كبديل للروبوتات الاصطناعية التقليدية تماما. وقد ركزت دراسات مختلفة على تسخير قوة المحركات البيولوجية، ولكن الدراسات التي أجريت مؤخرا فقط وصفت كميا أداء بيوروبوتس ودرس هندستها لتعزيز الأداء الوظيفي والكفاءة. هنا، علينا أن نبرهن على تطوير بيوروبوت السباحة الاستقرار الذاتي التي يمكن الحفاظ على الملعب، وعمق، ولفة دون تدخل خارجي. تصميم وتصنيع السقالات بدمس للمحرك البيولوجي والبيوروبوت تليها فونكتيوناليزاشيون مع فبرونيكتين يوصف في هذا الجزء الأول. في الجزء الثاني من هذه المادة من جزأين، ونحن بالتفصيل دمج عضلة القلب وتوصيف أكتو البيولوجيةأتور و بيوروبوت وظيفة. كلاهما يتضمن قاعدة والذيل (ناتئ) التي تنتج الدفع القائم على الزعنفة. الذيل هي التي شيدت مع تقنيات الطباعة الحجرية لينة باستخدام بدمس والنقش بالليزر. بعد دمج الذيل مع قاعدة الجهاز، فمن فونكتيوناليزد مع بروتين لاصقة الخلية والمصنفة كونفلنتلي مع كارديوميوسيتس. قاعدة المحرك البيولوجي يتكون من كتلة بدمس الصلبة مع حبة الزجاج المركزي (يعمل كوزن). قاعدة بيوروبوت يتكون من اثنين من المواد بدمس مركب، ني بدمس و ميكروبالون-بدمس (مب-بدمس). مسحوق النيكل (في ني بدمس) يسمح السيطرة المغناطيسية من بيوروبوت خلال الخلايا البذر والاستقرار أثناء الحركة. ميكروبالونس (في مب-بدمس) تقليل كثافة مب-بدمس، وتمكين بيوروبوت لتطفو والسباحة بشكل مطرد. استخدام هاتين المادتين بكثافة كتلة مختلفة، مكنت التحكم الدقيق في توزيع الوزن لضمان قوة استعادة إيجابية في أي زاوية من البيوروبوت. هذه التقنيةتنتج بيوروبوت السباحة التي تسيطر عليها مغناطيسيا الذاتي الاستقرار.

المقدمة

ويجري النظر بنشاط في المحركات البيولوجية والبيوروبوتات لتوفير بديل للروبوتات التقليدية للعديد من التطبيقات. بيوروبوتس التي المشي ^{5 ، 6 ، 7 ، 8} ، السباحة ^{1 ، 2 ، 3 ، 4} ، مضخة ^{9 ، 10} ، أو قبضة ^{11 ، 12 ، 13} قد وضعت....

البروتوكول

1. حساب كتلة من بدمس والمواد المضافة

1. استخدام المعادلة التالية للعثور على كتلة بدمس اللازمة لارتفاع معين في الإجراءات التالية،
   M = ρ * V = ρ * الارتفاع * المساحة (1)،
   حيث 'الارتفاع' هو ارتفاع الطبقة، 'منطقة' هي منطقة الحاوية التي سيتم شفاء بدمس في، 'ρ' هو كثافة الخليط و 'V' هو حجم.
   ملاحظة: الكثافات لحسابات الارتفاع هي بدمس = 0.965 ز / مل، ني بدمس = 1.639 ز / مل، مب-بدمس = 0.648 ز / مل.
2. استخدام المعادلة (1) لتقدير كتلة بدمس اللازمة، لحاوية....

النتائج

المحرك البيولوجي والبيوروبوت لديها عمليات تلفيق مماثلة جدا، كما بيوروبوت هو امتداد الطبيعي للمحرك البيولوجي ( الشكل 1 ). وقد تم تطوير المحرك البيولوجي أولا لتأسيس التقنيات اللازمة ل بيوروبوت، لتحليل القوة التي تولدها الخلايا، ولتوصيف نضج الخلية ميكانيكيا والكيمياء الحيوية، وكلاهما يرد وصفها بالتفصيل في الجزء 2 من هذه المادة من جزأين كما في كما هو الحال في أعمالنا التي نشرت مؤخرا ¹⁵ .

المناقشة

ويمكن العثور على آليات التنقل المختلفة بين السباحين المائية ¹⁶ . آلية الحركة من بيوروبوت في هذه الدراسة يستخدم الحركة القائمة على الزعانف، وتحديدا الحركة النبضية. أما السباحون النحاسيون، فيدفعون أنفسهم عن طريق رمي الذيل (الكابولي) ووجود جسم صلب (قاعدة الطبقات) ¹⁶ . وتستخدم الأسماك مثل أسماك القرش وسمك البقر هذا النوع من الحركة. وعادة ما تكون السباحات القشرية النحاسية بطيئة ولها أبعاد غير فعالة في الجسم. على الرغم من أن السباحة النبضي.......

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة

الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
بولي ديميثيل سيلوكسان (PDMS)	داو كورنينج	184 سيل إيلاست كيت  0.5 كجم	سيلجارد 184
مسحوق النيكل	سيجما ألدريتش	266981-100G
البالونات الدقيقة	الفينولية الأمريكية	مركبات BJO-0930
رقائق			4 بوصة قطر
PWM101 الدوار			Spin- coater
مقاوم للضوء الإيجابي (S1808)	داو كورنينج	DEM-10018197
غرفة
لوح
M206 فرن			حراري
حفارة بالليزر	نظام ليزر عالمي	VLS2.30	يستخدم 10 واط ، 10.6 وميكرو ؛ م الطول الموجي ، CO2< / sub> تطبيق
أنظمة الليزر العالمية	تطبيق نظام الليزر العالمي تطبيق نظام		لتشغيل برنامج التحليل العددي VLS 2.30
Matlab	MathWorks
الشريط	ماركة
الخرز الزجاجي الصلب	سيجما ألدريتش	Z265926-1EA	زجاج الصودا والجير ، قطر 3 مم
مقياس	Mettler توليدو	EL303
BD-20AC مختبر علاج كورونا	المنتجات الكهروتقنية	12051A	كورونا مفرغ
حمام بالموجات فوق الصوتية 1.9 لتر	فيشر ساينتفيك	15-337-402	40 كيلو هرتز محول صناعي
فيبرونيكتين من بلازما البقر	سيجما ألدريتش	F1141
Dulbecco ' s عازلة الفوسفات (PBS)	Sigma-Aldrich	D1408-100ML
Dulbecco' s Modified Eagle Medium (DMEM)	مختبرات Hyclone	16750-074	مع 4500 مجم / لتر جلوكوز ، و 4.0 ملي مولار L-glutamine ، و 110 مجم / لتر بيروفات الصوديوم.
مصل Fetalclone III	Hyclone Industries ، GE	16777-240	مصل الأبقار الجنيني
بنسلين G ملح الصوديوم	Sigma-Aldrich	P3032

السيليكون الخفيف فراغالتسخين حراري ميكانيكي فرن الليزر العالمي سكوتش سكوتش