23948sdkhjf

De driver konstgjorda muskler med socker

| Av Lisa von Garrelts | MedTech Magazine | Tipsa redaktionen

Artificiella muskler av polymermaterial kan nu drivas med energi från glukos och syre på liknande sätt som biologiska muskler. Detta kan vara ett steg mot implanterbara konstgjorda muskler i framtiden.

Rörelserna i våra muskler drivs av energi som frigörs när glukos och syre omvandlas genom biokemiska reaktioner. På liknande sätt kan tillverkade aktuatorer omvandla energi till rörelse, men energin kommer då från andra energikällor, som elektricitet. Forskare vid Linköpings universitet vill utveckla konstgjorda muskler som fungerar mer som biologiska muskler. Nu har de demonstrerat principen med konstgjorda muskler som drivs av samma glukos och syre som våra kroppar använder.

Forskarna har använt ett elektroaktivt polymermaterial, polypyrrol, som ändrar volym när det tar emot eller lämnar ifrån sig elektroner. Den konstgjorda muskeln, eller polymeraktuatorn, består av tre lager: ett tunt membran i mitten och ett lager av elektroaktivt polymermaterial på varsin sida om membranet. Konstruktionen har använts inom fältet i många år. Den bygger på att materialet på ena sidan av membranet lämnar ifrån sig elektroner och joner vilket gör att det krymper. Samtidigt blir materialet på andra sidan negativt laddat av att ta emot elektroner och joner, vilket får materialet att expandera. Volymförändringarna får aktuatorn att böjas åt ena hållet, på liknande sätt som en muskel som drar ihop sig.

Tillförseln av elektroner som driver rörelsen i artificiella muskler kommer i vanliga fall från en yttre källa, som ett batteri. Batterier har flera uppenbara nackdelar. De är ofta tunga och behöver laddas regelbundet. Forskarna bakom studien drog i stället nytta av teknologin bakom bioelektroder, som kan omvandla kemisk energi till elektrisk energi med hjälp av enzymer. De har använt enzymer som finns i naturen och integrerat dem i polymermaterialet.

– Enzymerna omvandlar glukos och syre, på samma sätt som i kroppen, och frigör de elektroner som behövs för att driva rörelsen i den konstgjorda muskeln av elektroaktivt polymermaterial. Det behövs ingen spänningskälla, utan det räcker att doppa ner aktuatorn i vatten med glukos i, säger Edwin Jager i ett pressmeddelande. Han är universitetslektor vid Sensor- och aktuatorsystem, institutionen för fysik, kemi, och biologi vid Linköpings universitet och har lett studien tillsammans med professor emeritus Anthony Turner.

Liksom i riktiga muskler sker en direkt omvandling av glukos till rörelse i den konstgjorda muskeln.

– När vi hade integrerat enzymerna på båda sidor av aktuatorn och den faktiskt rörde sig – det var häftigt att se, säger Jose Martinez, en av forskarna.

Nästa steg är att forskarna vill kunna styra de biokemiska reaktionerna i enzymerna, så att rörelsen också kan gå åt andra hållet och böja tillbaka ”muskeln”. De har redan demonstrerat att rörelsen är reversibel, men endast genom ett litet trick. Nu vill de göra det ännu mer likt en riktig muskel. Forskarna vill även testa konceptet i fler olika aktuatorer, som ”textila muskler” och tillämpa det i mikrorobotik.

– Glukos finns i kroppens alla organ och är en kul första start. Man skulle också kunna byta till andra enzymer, så att aktuatorn kan användas till exempelvis självgående mikrorobotar för miljömätningar i sjöar. Utvecklingen som vi demonstrerar här gör det möjligt att driva auktuatorer med energi från ämnen som finns naturligt i omgivningen, säger Edwin Jager.

Utvecklingen kan vara ett steg mot möjliga framtida implanterbara konstgjorda muskler eller självgående mikrorobotar som kan drivas av biomolekyler i omgivningen. Studien presenteras i den ansedda tidskriften Advanced Materials.

Håll dig uppdaterad med Nordiske Medier Newsroom
Kommentarer (0)
Startsidan just nu

Tvärstopp för Göta Kanal

Idag startar den – testanläggningen som fångar koldioxid

De ska bygga Ragn-Sells anläggning för flygaska

Magnifik fabrik blev en utmaning för rivarna

Metallingjutna balkar, granitsten och riktigt seg betong. Färgfabriken är inte bara stor och full av lackrester, den är extremt stabil också – en utmaning för rivarna.

Industrijätten Hydro storvarslar

Stark orderingång i NRC-gruppen

2020 har, trots Convid-19-pandemin, börjat bra för NRC Group. Tillväxt i försäljningen och stark orderingång har resulterat i en orderstock som aldrig varit större än de dryga åtta miljarder norska kronor som redovisades i slutet av mars.

Nyhetsbrev

Sandviks nya paket

Den platta vinflaskan gör entré

Sandahls bryter med Schenker i förtid

Inget Load up North i år

Luft under vingarna för flygfotografering

Kranpunkten stärker i Stockholm

Kranpunkten förstärker närvaron i Stockholm genom att öppna en depå i Västberga industriområde, i nära anslutning till E4/E20, med Robin Eriksson som depåchef.

Tar över SL

De får asfaltera i Järfälla

Vindkraft löser småländskt elunderskott

Bristen på el i regionen kring småländska Åseda ska snart vara ett minne blott. Lösningen är 47 vindkraftverk i Uppvidinge kommun med en årlig elproduktion som beräknas uppgå till drygt 600 GWh, vilket skulle kunna förse 120 000 villor med hushållsel.

Överklagar jätteupphandling

Prisas för ökad gruvproduktion och högre säkerhet

Kapten! 28 Volvolastare anmäler sig

Nyligen var det uppställning för ett gäng nyinryckta i Eskilstuna. Uppställningsplatsen var dock inte en kaserngård utan hos Swecon där 28 specialutrustade Volvolastare anmäldes sig till tjänstgöring i det svenska försvaret.

Peab bygger i Ängelholm

Trafikverkets plan för Gävle – Kramfors

Sommarjobb på sliten väg

Det börjar blåsa upp till storm

SIA Glass designar för återanvändning

Vi följer upp - Så går det för miljardinvesteringarna i coronatider

Runt om i landet pågår miljardinvesteringar i stora industriprojekt. Vi har kollat hur läget ser ut nu i coronatider för några av dessa.

Vägledning om åtgärder kring mikroplast

Tungt för företagen

Mötesfri väg i Dalarna

Järnvägsplanering i Gävle

Öppet brev till EU om kollektivtrafiken

Robotar gör armeringskorgar

Nio nya i Nacka

Nya bostäder i Gävle

Toppchef lämnar Scania för Daimler

Stockholms största hittills

”Vi måste bygga billigare vägar snabbare”

1

Digitala tvillingar ska lösa mysteriet

Se alla Företagens egna nyheter

Sänd till en kollega

0.125