Matériaux doux magnétiques intelligents pour développer des muscles artificiels et des robots thérapeutiques


Matériaux doux magnétiques intelligents pour développer des muscles artificiels et des robots thérapeutiques

Les forces d’interaction entre les particules magnétiques conduisent à des transformations macroscopiques des polymères . Crédit d’image: 4D-BIOMAP

Le développement d’une nouvelle de muscles artificiels et de nanorobots mous pour l’administration de médicaments font partie des objectifs à long terme de 4D-BIOMAP, un projet de recherche ERC de l’Université Carlos III de Madrid (UC3M). Ce projet développe des bioproduits complets – des méthodes mécaniques magnétiques pour la stimulation et le contrôle des processus biologiques tels que la migration cellulaire et la prolifération cellulaire, la réaction électrophysiologique de l’organisme ainsi que l’émergence et le développement de pathologies des tissus mous.

«L’idée générale de ce projet de recherche est d’influencer divers processus biologiques au niveau cellulaire (c.-à-d. La cicatrisation des plaies, les synapses cérébrales ou les réactions du système nerveux) en développant des applications techniques opportunes», explique Daniel García González, chercheur principal chez 4D -BIOMAP du département UC3Ms pour la mécanique du continuum et l’analyse structurelle.

Les polymères dits magnétoactifs révolutionnent les domaines de la mécanique des solides et de la science des matériaux. Ces composites sont constitués d’une matrice polymère (c’est-à-dire un élastomère) qui contient des particules magnétiques (c’est-à-dire du fer) qui réagissent mécaniquement en changeant leur forme et leur volume. « L’idée est que l’application d’un champ magnétique externe conduit à des forces internes dans le matériau. Ces forces conduisent à des changements dans ses propriétés mécaniques telles que la rigidité ou même des changements de forme et de volume qui peuvent interagir avec les systèmes cellulaires », explique Daniel García González. Le chercheur a récemment publié un article scientifique dans Composites Part B: Engineering sur le sujet avec ses collègues du département d’analyse structurale de l’UC3M et du département de bioingénierie et génie aérospatial. Dans cette collaboration globale, basée sur des expériences originales, ils proposent un modèle qui fournit des lignes directrices théoriques pour la conception de systèmes structurels magnétoactifs qui pourraient être utilisés pour stimuler la cicatrisation des plaies épithéliales.

La réaction magnétomécanique est déterminée par les propriétés du matériau de la matrice polymère et des particules magnétiques. Si ces processus sont maîtrisés, d’autres applications techniques pourraient être développées, par exemple des mous pouvant interagir avec le corps ou une nouvelle génération de muscles artificiels, note le chercheur, qui explique le potentiel de cette technologie au moyen d’une comparaison: « Let’s Imaginez quelqu’un Si vous êtes sur la plage et que vous voulez avancer rapidement, le sable (l’environnement mécanique) rend un peu plus difficile pour eux d’avancer que s’ils se trouvaient sur de l’asphalte ou sur une piste de sport. Si une cède sur vous Donc, si nous pouvons à la place changer ces substrats et créer cette piste athlétique pour les cellules, alors tous ces processus se développeront plus efficacement. « 

4D-BIOMAP (stimulation biomécanique basée sur un polymère magnétoactif imprimé en 4D) est un projet quinquennal financé par le Conseil européen de la recherche à hauteur de 1,5 million d’euros dans le cadre d’une subvention de démarrage ERC dans le cadre du programme-cadre pour la recherche et l’innovation , Horizon 2020 (GA 947723) est financé). Ce projet de recherche est envisagé dans une perspective multidisciplinaire qui comprend des connaissances issues de disciplines telles que la mécanique des solides, le magnétisme et la bio-ingénierie. De plus, les méthodes informatiques, expérimentales et théoriques sont combinées.


L’étude mathématique décrit comment les métastases commencent


Plus d’information:
D. Garcia-Gonzalez et coll. Influence de la matrice élastomère et de la fraction volumique des particules sur la réaction mécanique des polymères magnétoactifs, Composites Partie B: Ingénierie (2021). DOI: 10.1016 / j.compositesb.2021.108796

Fourni par l’Université Carlos III de Madrid

Citation: Smart Magnetic Soft Materials for Artificial Muscle Development and Therapeutic Robots (6 mai 2021), consulté le 9 mai 2021 sur https://phys.org/news/2021-05-smart-magnetic-soft-materials-artificial. Html

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