开发人造肌肉和治疗机器人的智能磁性软材料

开发用于药物输送的新一代人造肌肉和软纳米机器人是 4D-BIOMAP 的一些长期目标，这是一个由马德里卡洛斯三世大学 (UC3M) 承担的 ERC 研究项目。该项目开发了跨领域的生物磁力学方法来刺激和控制生物过程，例如细胞迁移和增殖、生物体的电生理反应以及软组织病理的起源和发展。

“该研究项目的总体思路是通过开发及时的工程应用来影响细胞水平的不同生物过程(即伤口愈合、脑突触或神经系统反应)”，4D-BIOMAP 的首席研究员、来自 4D-BIOMAP 的首席研究员 Daniel García González 解释说UC3M 的连续介质力学和结构分析系。

所谓的磁活性聚合物正在彻底改变固体力学和材料科学领域。这些复合材料由含有磁性颗粒(即铁)的聚合物基体(即弹性体)组成，这些磁性颗粒通过改变其形状和体积而发生机械反应。

“这个想法是外部磁场的应用导致材料中的内力。这些力会导致其机械性能发生变化，例如刚度甚至可能与细胞系统相互作用的形状和体积变化”，Daniel García González 解释说。

研究人员最近与来自 UC3M 结构分析系和生物工程与航空航天工程系的同事在复合材料 B 部分：工程中发表了一篇关于这个主题的科学文章。在这项跨领域合作中，在原始实验的推动下，他们提出了一个模型，该模型为设计可应用于上皮伤口愈合刺激的磁活性结构系统提供理论指导。

磁机械响应由聚合物基体和磁性颗粒的材料特性决定。研究人员指出，如果这些过程得到控制，则可以开发其他工程应用，例如可以与身体互动的软机器人或新一代人造肌肉，他通过比较解释了这项技术的潜力：“让我们想象一下某人谁在沙滩上，想要快步上前。然而，与站在停机坪或跑道上相比，沙子(机械环境)使他们向前移动要困难一些。同样，在我们的案例中，如果细胞位于太软的基材上，则会使其更难以移动。所以，如果我们能够改变这些基质并为细胞创造这条运动轨迹，

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