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2025-01-08 20:55:00
ポリカーボネート (PC) およびポリジメチルシロキサン (PDMS) TASR アセンブリ テンプレートの製造プロセス。クレジット： 先端材料技術 （2024年）。 DOI: 10.1002/admt.202401584
ロボットがモジュール式ユニットで作られている場合、そのサイズ、形状、機能を変更して、任意の数のタスクを実行できます。マイクロスケールでは、モジュール式ロボットにより、標的を絞った薬物送達や自律的な微細製造などのアプリケーションが可能になる可能性があります。しかし、赤血球ほどの大きさの同一のロボットを何百台も構築するには課題があります。
「この規模では、ロボットはマイクロコントローラーを搭載して何をすべきかを指示できるほど大きくありません」とタリン・イマムラ博士は説明する。カーネギーメロン大学機械工学科の候補者。
「活性コロイド（ロボット）は、私たちが具現化された知能と呼ぶものを持っています。つまり、その移動速度を含む動作は、そのサイズと形状によって決定されます。同時に、同じものを備えたマイクロロボットを構築することはより困難になります。」小さくなるにつれてサイズと構造が変わります。」
として 出版された で 先端材料技術今村氏は、研究者が活性コロイドのサイズと構造を制御しながら、以前の製造方法で生成される量の 100 倍を超える量を生成する方法を発見しました。彼女は、学部生研究者のニコラス・チャンの支援を受けて、物理テンプレートを使用してロボットコンポーネントのサイズをフィルタリングし、ボディプランとモジュールの配置を細かく制御して複雑なアセンブリを作成することで、これを達成しました。
「テンプレートの材料特性を活用することで、これらの構造を大量に製造し、これらのロボットが集団レベルでどのように動作するかを研究できるように、製造上の課題に対処しました」と今村氏は述べた。 「私たちはこの技術を利用して、コロイドマイクロロボットのダイナミクスと機能に関する多くの未解決の疑問に答えたいと考えています。」
今村氏は、レベッカ・テイラー氏とサラ・バーグブレティエ氏の共同アドバイスを受けて、ポリカーボネートやポリスチレンなどの表面エネルギーの高い材料をテンプレートや微小球に使用することで、微細構造の形状の制御を損なうことなく、組み立てられるマイクロボットの数を増やすことができた。この発見は、標的薬物送達のためのマイクロボットやマイクロ流体混合のためのマイクロローターのような、より複雑な微細構造の組み立てにつながるでしょう。
クレジット： 先端材料技術 （2024年）。 DOI: 10.1002/admt.202401584
また、チームの活性コロイドは、準拠した DNA ナノ構造を使用して相互に結合されており、これにより柔軟性、機敏性が高まり、環境内の信号に応答できるようになります。 DNA のような生体高分子を使用してこれらのロボットを構築すると、研究者は DNA ナノテクノロジーの文献ですでに利用可能なセンサーをロボットに追加して、超小型移動実験室を作成することもできます。
「私たちは、マイクロロボットの DNA により、さまざまな刺激にさらされたときに、制御された分解などの特定の動作を実行できることを示しました」と彼女は説明しました。
「これらのマイクロスイマーの1人が体の特定の部分に薬物を運ぶことを想像できます。薬物が目的地に到着すると、マイクロスイマーは分解する信号を受け取ります。これが起こると、マイクロスイマーはそれ以上動かなくなり、薬物が分解されます。」目的地に留まってください。」
「同じ形状、同じサイズで柔軟に結合した活性コロイドの集団を作成するだけでなく、私たちはこの研究への参入障壁を下げました」と今村氏は述べた。
「多様な背景を持つより多くの研究者がこれらの複雑な問題に取り組むことで、私たちはさらに前進することができ、この研究をよりアクセスしやすくすることで、私たちの研究はこの分野を前進させるのに役立つと信じています。」
引用: マイクロ、モジュラー、モバイル—DNA リンクされたマイクロロボットは医療と製造における新たな可能性を提供 (2025 年 1 月 8 日)、2025 年 1 月 8 日に取得
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