灵感来自于Hypostomus plecostomus的软吸管吸附滑动组织:稳定后腔和刚度梯度材料提供了出色的吸附性能
Peng Xiao1,2, Ziwei Wang1,2, Kangpeng Zhou1,2
1Key Laboratory of the Ministry of Education for Optoelectronic Measurement Technology and Instrument, Beijing Information Science & Technology University, Beijing 100192, People's Republic of China.
Bioinspiration & biomimetics
|August 14, 2024
概括
这项研究介绍了一种生物软的hypostomus plecostomus吸动物 (BSHPS),灵感来自鱼类. BSHPS在生物组织上提供卓越的吸附性,最大限度地减少手术损伤.
科学领域:
- 生物模拟学和材料科学 材料科学
- 手术设备创新创新 手术设备创新
- 软机器人软机器人 软机器人软机器人
背景情况:
- 传统的手术吸管由于其刚性而导致组织损伤.
- 背脊 (hypostomus plecostomus,简称HP) 具有独特而有效的生物吸收机制.
- 需要先进的外科工具,尽量减少对敏感组织的创伤.
研究的目的:
- 为了开发一个仿生软的hypostomus plecostomus吸器 (BSHPS),模仿HP的吸附能力.
- 创建一个可变的刚度梯度结构,以增强对不规则的生物组织的附着性.
- 在外科手术过程中减少或防止吸附挤出损伤.
主要方法:
- 仿生设计灵感来自于垂体 (hypostomus plecostomus (HP)) 吸动物.
- 使用可变刚度梯度结构制造软吸管.
- 利用前和后腔产生压力差异以进行密封.
- 使用带有真空的自动拉力测量系统进行实验测试.
主要成果:
- 在滑动环境中,BSHPS显著改善了吸附能力 (增加了61.9%).
- 在生物组织表面上达到13.7765N的最大吸附力.
- BSHPS有效地粘附在软,潮湿和不规则的生物组织上.
- 与传统的硬吸管相比,吸附挤出损坏最小化.
结论:
- 生物柔软的hypostomus plecostomus吸器 (BSHPS) 在生物组织上提供了卓越的吸附性能.
- 可变硬度梯度结构是其在具有挑战性的表面上的有效性关键.
- 在现代手术医学中,BSHPS具有显著的应用潜力,可以减少组织创伤.
