Funkční mikrorobotické systémy

Malí roboti schopní pohybu, detekce a interakce mohou mít zásadní vliv na biomedicínské a environmentální aplikace. Aby však bylo možné úspěšně dokončit stanovené úkoly, vyžadují malí robotí funkční komponenty kompatibilní s provozními podmínkami. V této práci vyvíjíme různé chemicky a externě napájené mikroroboty s funkčními součástmi pro sanaci vody a cílené zobrazování. Nejprve zkoumáme vliv vlastností částic na pohon hybridních mikrorobotů poháněných chemicky/světlem—demonstrujeme řízení rychlosti na vyžádání pomocí vestavěné optické brzdy. Poté využíváme samohybné mikroroboty k odstraňování kontaminantů, jako jsou antibiotika a nitroaromatické sloučeniny, překonáním reakcí omezených difuzí. Výsledky ukazují, že schopnost mikrorobotů odstraňovat kontaminanty lze zvýšit pomocí zabudovaných funkčních komponent, například fotoaktivních materiálů a enzymů. Jako další typ procesu sanace vody studujeme kolektivní chování povrchově funkčních magnetických mikrorobotů k zachycování volně plovoucích bakterií a mikroplastů za působení vnějších magnetických polí. Poté, co tuto kapitolu uzavřeme diskusí o klíčových výzvách směřujících k využití mikrorobotů pro sanaci vody, představíme magneticky řízené systémy pro cílené zobrazovací aplikace. Ukazujeme, že konvenční kontrastní látka může být vybavena magnetickými vlastnostmi, které umožňují vnější kontrolu v různých scénářích. Pokusy na zvířatech ukazují na lokalizaci robotických kontrastních látek v gastrointestinálním traktu myší za účelem vizualizace jeho trojrozměrné struktury pomocí rentgenové mikropočítačové tomografie. Kromě toho vyvíjíme organické mikroroboty reagující na pH s magnetickou odezvou a vlastní multifluorescencí. Za fyziologicky relevantních podmínek tito mikroroboti vykazují jedinečnou schopnost přepínání fluorescence při různých hodnotách pH, což umožňuje sledování kyselosti žaludku v cílových místech. Tyto výsledky naznačují, že inteligentní zobrazovací prostředky lze upravit tak, aby umožňovaly nevázanou ovladatelnost s cílem rozšířit možnosti běžných diagnostických přístupů založených na zobrazování. Po diskusi o klíčových výzvách, které je třeba řešit před převedením mikrorobotů do klinické praxe, shrnujeme v poslední kapitole hlavní poznatky práce. Celkově funkční mikrorobotické systémy představené v této práci naznačují slibné vlastnosti pro aplikace v dynamických a komplexních scénářích jako aktivní systémy.

Grantor dc:publisher

Vysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT

Author dc:creator

• Oral, Çaatay Mert

Advisor dc:contributor.advisor

• Pumera, Martin

• Mikromotory
• magnetický pohon
• fotokatalýza
• lékařské zobrazování
• sanace vody
• Micromotors
• magnetic actuation
• photocatalysis
• medical imaging
• water remediation

Statement dc:rights

• Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení

Language dc:language.iso

en

Dc Identifier Other

165151

OAI identifier oai:identifier

oai:dspace.vut.cz:11012/250625