Искусственные мускулы на глюкозе

Для движения наших мышц требуется энергия, которая поступает в результате биохимической переработки глюкозы и кислорода. Искусственные приводы тоже могут превращать энергию в движение, но черпает ее из других источников, например, из электричества. Ученые из Линчепингского университета разработали мускулы, которые ведут себя в этом аспекте как настоящие, сообщает phys.org.

В качестве материала для мускулов они выбрали электроактивный полимер полипиррол, который меняет объем, когда через него пропускают электрический ток. Такой «полимерный соленоид» состоит из трех слоев: тонкой мембраны между двумя слоями электроактивного полимера. Конструкция проверена годами: если материал с одной стороны мембраны получает положительный электрический заряд, то сокращается, если получает отрицательный с другой стороны — расслабляются. Изменение объема заставляет соленоид сгибаться в одном направлении.

Электроны, вызывающие движение в искусственных мускулах, поступают из сторонних источников, например, батарей. Но батареи — не лучший способ питания: они тяжелые и требуют регулярной подзарядки. Вместо них шведские ученые решили применить технологию биоэлектродов, способную преобразовывать химическую энергию в электрическую при помощи ферментов. Для этого они использовали природные ферменты, соединив их с полимерами.

Эти ферменты превращают глюкозу и кислород в электроны, которые необходимы для движения искусственных мускулов, сделанных из электроактивных полимеров. Никакого иного источника энергии не требуется: достаточно просто поместить соленоиды в раствор глюкозы.

Следующий шаг для ученых — создание механизма управления биохимической реакцией в ферментах, чтобы движение было обратимым и поддерживалось в течение многих циклов. Для этого им придется создать систему, которая еще ближе напоминает биологических мускулы. Тестировать свое изобретение исследователи собираются на микророботах. При необходимости глюкозу можно заменить на другой, более доступный фермент, например, если роботы предназначены для изучения озер и рек.

 

21.06.2019









 
архив

подписка