Anonim Mikroelektrotlu Bioinspired Yumuşak Robot

Elektrik kontrollü biyoesinlenen aktüatör imal yeni yöntem sadece mevcut biyohibrid aktüatör sınırlama üstesinden gelmek değil, aynı zamanda güçlü hücre tabanlı aktüatör performansını artırmak. Bu düşük maliyetli ve kullanımı kolay tekniği kullanarak, biyoilham yumuşak robotun aktüasyon davranışı kontrol edilebilir ve gerçek zamanlı uyarılma yol ayarlı. Yeni yöntemimiz potansiyel olarak kalp yenilenmesi için kablosuz destekli implante edilebilir esnek elektronik cihazın uygulanmasına doğru genişletilebilir.

Bu yöntem aynı zamanda hücre latent yapılar yerel elektrikstimülasyon çalışması için yeni bir platform olarak hizmet verebilir. Dulbecco PBS dört mililitre GelMA 80 miligram eriterek başlayın. Sonra karboksilik asit fonksiyonel multiwallized karbon nanotüpler 20 miligram ekleyin ve 660 milihertz ve 100 watt bir saat için çözüm sonicate.

Mikro desenli PEGDA oluşturmak için, bir TMSPMA kaplı cam slayt için 50 mikrometre kalınlığında ticari şeffaf bant bir tabaka yerleştirin, kaplamalı cam slayt üstüne% 20 PEGDA prepolimer çözeltisi 15 mikrolitre dökün, sonra altın mikroelektrotlar ile kaplayın. İlk fotoğraf maskesini kaydırağın üzerine yerleştirin ve tüm yapıyı 800 miliwatt yoğunlukta 200 watt ultraviyole ışığa ve 110 saniye boyunca sekiz santimetre lik mesafeye maruz bırakın. UV maruziyetinin sonunda, cam kaydırağı Dulbecco'nun PBS'sine koyun.

Spacers arasında karbon nanotüp GelMA prepolimer çözeltisi 20 mikrolitre damla ekleyin. Beş ila 10 dakika sonra, mikro desenli PEGDA hidrojeli ve altın mikroelektrotları kaplamasız cam alt tabakadan dikkatlice ayırın ve kaydırağı yerle bir edin. Yapışkan bantla kaydırağı tabağa sabitleyin ve tüm montajı ters çevirin.

İkinci fotoğraf maskesini cam kaydırağA yerleştirin ve 200 saniye boyunca gösterildiği gibi montajı UV ışığına maruz bırakın. Pozlama sonunda, taze Dulbecco PBS ve hücre kültürü orta% 10 fetal sığır serum ile takviye ile bir kez iskele yıkayın. Sonra bir gecede 37 derece santigrat derece kantigrat yeni bir Petri kabında taze ortamda iskele yerleştirin.

Standart protokollere göre iki günlük yenidoğan sıçan kalplerinden kardiyomiyosit izolasyonundan sonra, hücreleri 1,95 çarpı 10 ile kardiyak orta konsantrasyonun mililitresi başına altı hücreye kadar askıya alın ve hücreleri damlacıklı yumuşak robota tohumlar. Cihazın tüm yüzeyi kaplandığında, numuneleri beş gün boyunca 37 santigrat derecede kuluçkaya yatırın, kültür süpernatantını %2 fetal büyükbaş hayvan serumu ve tohumlamadan sonraki ilk ve ikinci gün %1 L-glutamin ile takviye edilmiş beş mililitre taze hücre kültürü ortamıyla değiştirin. Yumuşak robotüzerinde kardiyomiyositlerin kendiliğinden dövülmesini değerlendirmek için, kültürün üçüncü gününden itibaren robotu ters optik mikroskop aşamasına yerleştirin ve kardiyomiyosit aktivitesini saniyede 20 kare de 30 saniye boyunca görüntülemek için 5X veya 10X nesnel ve video yakalama yazılımı kullanın.

Beşinci günde, kenardaki membranları hafifçe kaldırmak için bir kapak kaydırağı kullanın. Bir tutucu olarak üç santimetre aralıklı PDMS kullanarak, kardiyak orta ile dolu altı santimetre Petri çanak platin tel ile iki karbon çubuk elektrotlar yapıştırın ve dikkatle çanak yumuşak robot aktarın. Daha sonra 50 milisaniyelik darbe genişliği, sıfır voltun doğru akım ofset değeri ve 0,5 ile 6 volt arasında pik voltgenlik içeren kare dalga formu uygulayın.

Altın mikroelektrotlar ile elektrikstimülasyon için, çok katmanlı yapı nın imalatından sonra, dış kare bağlantı noktası üzerinden altın elektrotlara iki bakır tel takmak için gümüş macunu kullanın ve macunu 80 santigrat derecede beş dakika önceden tedavi edilmiş ince bir PDMS tabakası ile kapatın. Daha sonra, PDMS'yi tamamen birbirine bağlamak için numuneyi 45 santigrat derecede beş saat boyunca sıcak bir tabağa yerleştirin. Yumuşak robota bağlı tellere kardiyomiyosit serilettikten sonra, bakır tellere bir voltun doğru akım ofset değeri, 1,5 ile 5 volt arasında bir pik voltaj genliği ve sırasıyla 0,5, bir ve iki hertz frekansı ile bir kare dalga elektrik selantı uygulayın.

Bu yumuşak robotlar iki farklı su hayvanı, denizyıldızı ve manta ışını desenleri biyotaklit tarafından tasarlanmıştır. Kardiyomiyosit tohumlu karbon nanotüp GelMA katmanları desen mesafeleri göre farklı dayak davranışları sergiledi. Kardiyomiyositlerin dinamik dayak sırasında yumuşak robotun geri dönülmez şekilde yuvarlanmasını önlemek için PEGDA hidrojel destek tabakasının desen aralığı 300 mikrometreye optimize edildi.

Daralma kayıtlarından elde edilen bu çerçevelerde, manta ışını şeklindeki bir aktüatör, kanatların ortada sağlam bir şekilde kapanırken düzleştirici olarak yapıyı dengeleyerek kuyruk dengelemesi ile beklendiği gibi kanatları bükterken açıkça gözlemlenebilir. Bazı membranlar yanlış hizalanmış mikro desenli karbon nanotüp GelMA ve PEGDA hidrojelleri nedeniyle daralma sırasında dönen bir hareket göstermektedir. Mikro desenli PEGDA ve karbon nanotüp GelMA desenleri üzerinde kardiyak doku da F-aktiin DAPI konfokal görüntüleme ile görselleştirilmiş olabilir.

Parsiyel tek eksenli sarcomere hizalaması ve birbirine bağlı sarcomere yapıları, konfokal mikroskopi ile desenli alanlarda ve mikroelektrotların hemen üzerinde yer alan kardiyak dokuların birbirine bağlı sarkometre yapıları ile de gözlemlenebilir. Uyarma eşik gerilimi, altın elektrota bağlı harici karbon elektrodu veya bakır tel aracılığıyla elektriksel uyaranların farklı frekanslarında farklıdır. PEGDA'nın UV çapraz bağlama işlemi ve fotomaskeler kullanan GelMA mikro desenleme, çok katmanlı kapalı yüksek kaliteli altın mikroelektrot elde edilmesi için önemlidir.

Biyobaskı mikro desenli hidrojel ve esnek elektrot imalatı için kullanılabilir. Biz geometrik olarak iyi tanımlanmış yumuşak robot hızlı, ucuz ve yüksek üretim şekilde elde etmek için biyobaskı kullanılır. Yöntemimiz, esnek elektronik cihazın doğrudan hidrojel bazlı iskeleye entegrasyonu yoluyla yumuşak robotun kablosuz elektriksel uyarılmasının geliştirilmesine potansiyel olarak katkıda bulunabilir.

Karbon nanotüp ve organik çözücüler her zaman karbon nanotüp lifleri kanser gelişimi için bir risk teşkil akciğerlere kendi yolunu yapabilirsiniz gibi bir başlık içinde ele alınmalıdır.