Cơ nhân tạo gồm
vật liệu polyme mà ở đó các nhà nghiên cứu tích hợp vào các enzyme đốt cháy
glucose để lấy năng lượng giống như cơ sinh học (Ảnh: Thor Balkhed)
Trong những năm gần đây, đã có
nhiều tiến bộ lớn trong lĩnh vực chi giả nhưng viễn cảnh thay thế mô tổn hại
bằng cơ nhân tạo thay vì toàn bộ chi hay tiêm cho bệnh nhân các vi robot đóng
vai trò như những bác sĩ tí hon là rất cuốn hút. Không may, một câu hỏi lớn lập
tức hiện lên là làm sao cấp điện cho các thiết bị này?
Một cách để làm việc này là thay
thế các bộ truyền động truyền thống vận hành bằng điện bằng các bộ truyền động
phỏng theo gần giống với các quá trình tự nhiên của cơ thể, do đó cơ nhân tạo
có thể hoạt động giống hệt như cơ mà nó thay thế. Để làm được điều đó, nhóm
nghiên cứu Đại học Linköping do Edwin Jager dẫn đầu đã quay sang loại cơ làm
từ một “bộ truyền động polyme” chứa thành phần polypyrrole.
Polypyrrole là một loại polyme
pyrrole và được chú ý bởi thuộc tính dẫn điện cao. Nó chủ yếu được sử dụng trong
các thiết bị điện tử và cảm biến và thay đổi thể tích khi tiếp xúc với dòng điện.
Để tạo ra cơ nhân tạo, các nhà
nghiên cứu đã tạo hình polyme thành 2 lớp với một màng mỏng nằm giữa. Khi một
điện tích được hình thành một bên, các ion trong polyme bị đẩy đi qua màng và
tấm polyme bên này teo lại. Trong khi đó, tấm polyme ở mặt kia hấp thu electron
và phồng to ra. Điều này khiến toàn bộ cơ cấu uốn cong như một bó cơ đang co.
Theo trường, điện tích này có
thể áp vào từ một viên pin nhưng cũng có thể đến từ glucose và oxy bằng cách
trộn vào polyme các enzyme tăng cường phản ứng để đốt cháy glucose lấy năng
lượng giống cơ thật.
“Enzyme chuyển đổi glucose và oxy
theo cách giống trong cơ thể để sản sinh electron cần thiết để cung cấp chuyển
động cho cơ nhân tạo được làm từ polyme hoạt tính điện. Không đòi hỏi một nguồn
điện thế nào cả: chỉ đơn giản nhận chìm bộ truyền động vào dung dịch glucose
trong nước”, Jager giải thích.
Nay khi nguyên lý này đã được
chứng minh, bước tiếp theo sẽ là vừa kiểm soát phản ứng và xem xem liệu cơ có
thể được duy trì qua nhiều chu kỳ lặp lại hay không. Mục tiêu cuối cùng phỏng
theo gần với mô sống cũng như áp dụng cơ cho thiết bị vi robot.
“Glucose có sẵn trong bất kỳ cơ
quan nào của cơ thể và nó là một chất hữu ích để bắt đầu. Nhưng còn có thể
chuyển sang các enzyme khác vốn sẽ cho phép bộ truyền động sử dụng trong vi
robot tự động để giám sát môi trường ao hồ chẳng hạn. Tiến bộ mà chúng tôi trình
bày ở đây có thể cấp điện cho các bộ truyền động bằng năng lượng từ các chất có
trong môi trường tự nhiên xung quanh chúng”, Jager cho biết thêm.
LH (New Atlas)