Cơ nhân tạo được làm từ polyme hiện có thể được cấp năng lượng từ đường glucose và oxy giống như cơ sinh học. Đột phá này mở ra bước tiến trên con đường cấy ghép cơ nhân tạo hoặc vi robot tự động hoạt động nhờ các phân tử sinh học có trong môi trường xung quanh. Kết quả nghiên cứu của trường Đại học Linköping, Thụy Điển đã được công bố trên tạp chí Advanced Materials.
Chuyển động của cơ người dựa vào nguồn năng lượng được giải phóng khi đường glucose và oxy tham gia vào phản ứng sinh hóa. Theo cách tương tự, các bộ truyền động được chế tạo có thể biến đổi năng lượng thành chuyển động, nhưng năng lượng trong trường hợp này đến từ các nguồn khác như điện. Xuất phát từ mong muốn phát triển cơ nhân tạo hoạt động giống cơ sinh học, các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Linköping, Thụy Điển đã chứng minh nguyên tắc sử dụng cơ nhân tạo được cấp năng lượng từ cả đường glucose và oxy như những gì diễn ra trong cơ thể con người.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng polypyrrole, một loại polyme điện hóa thay đổi về thể tích khi dòng điện chạy qua. Cơ nhân tạo, được gọi là “bộ truyền động polyme”, bao gồm ba lớp: một lớp màng mỏng nằm giữa hai lớp polyme điện hóa. Đây là thiết kế đã được sử dụng trong lĩnh vực này trong nhiều năm. Nó hoạt động khi vật liệu ở một mặt của màng thu điện tích dương và đẩy các ion ra, khiến vật liệu co lại. Đồng thời, vật liệu ở mặt bên kia thu điện tích âm và các ion được đưa vào, khiến vật liệu nở ra. Sự thay đổi về thể tích làm cho bộ truyền động bị uốn cong theo một hướng giống như cách cơ co lại.
Các điện tử gây ra chuyển động trong cơ nhân tạo thường xuất phát từ các nguồn bên ngoài như pin. Nhưng pin có một số nhược điểm, đó là trọng lượng nặng và cần được sạc thường xuyên. Thay vào đó, nhóm nghiên cứu đã áp dụng công nghệ sử dụng các điện cực sinh học để chuyển đổi năng lượng hóa học thành điện năng với sự hỗ trợ của các enzyme. Họ đã sử dụng các enzyme xuất hiện tự nhiên và kết hợp chúng vào polyme.
“Các enzyme này chuyển đổi đường glucose và oxy giống như những gì diễn ra trong cơ thể để tạo ra các điện tử cần để cung cấp năng lượng cho chuyển động trong cơ nhân tạo được làm từ polyme điện hóa. Như vậy không cần đến nguồn điện áp: chỉ cần nhúng bộ truyền động vào dung dịch đường glucose“, Edwin Jager, đồng tác giả
nghiên cứu nói. Giống như trong cơ sinh học, đường glucose được chuyển đổi trực tiếp thành chuyển động trong cơ nhân tạo. Bước tiếp theo các nhà nghiên cứu sẽ kiểm soát các phản ứng sinh hóa trong các enzyme, sao cho chuyển động có thể đảo ngược trong nhiều chu kỳ.
N.P.D (NASATI), theo https://phys.org/news/2019-06-artnterest-musère-powered-glucose.html