Teun Schröder
27 oktober 2023, 13:24

Opmerkelijk: plantaardige micro-robots brengen medicijn naar de juiste plek in je lichaam

Soms stuit je als redactie op nieuws waarbij een wenkbrauw omhoog schiet. Die ene vreemde innovatie, een onverwacht effect van klimaatverandering of een staaltje menselijke onhandigheid. Opmerkelijk dus. Deze week: plantaardige microbots.

Waterloo uni De wetenschappers lieten de plantaardige robots hun weg door een doolhof vinden. | Credits: Universiteit van Waterloo / SMART-Lab

Plantaardige en biologisch afbreekbare producten zijn natuurlijk om verschillende redenen goed voor het milieu. Tegelijkertijd bevatten ze eigenschappen die interessant zijn voor de medische wereld. Het is wetenschappers van de Universiteit van Waterloo nu gelukt om micro-robots te bouwen van biologisch materiaal die medicijnen naar gerichte plekken in het menselijk lichaam kunnen brengen. Hebben de bezorgrobots hun werk eenmaal gedaan, dan lossen ze vanzelf op in je lichaam.

Oude met het nieuwe

De micro-robots zijn gemaakt van een combinatie van hydrogel en minuscule cellulosedeeltjes van planten. “In mijn onderzoeksgroep linken we het oude met het nieuwe”, zegt
Hamed Shahsavan, directeur van het Smart Materials for Advanced Robotic Technologies (SMART-Lab), in een verklaring. “We introduceren nieuwe microrobots, maar gebruiken traditionele zachte materialen zoals hydrogels, vloeibare kristallen en colloïden (nanodeeltjes, red.).”

Zichzelf genezen

De robotjes kunnen zich voortbewegen in vloeibare materie, zoals het menselijk lichaam. Op die manier kunnen ze lading, zoals cellen of weefsel, naar specifieke plekken in het lichaam brengen. Twee extra bijzondere eigenschappen is dat de robotjes van vorm kunnen veranderen en zichzelf kunnen genezen wanneer ze schade oplopen.

Door een doolhof

Ook kunnen de medicijndragers aangepast worden zodat ze reageren op magnetisme. Als test manoeuvreerden de onderzoekers de mini-robots met behulp van een magnetisch veld door een doolhof. Dit opent vele nieuwe mogelijkheden voor nauwkeurige en gerichte medicijnafgifte, weefselherstel en het verkennen van het menselijk lichaam.

Samenkomst van disciplines

“Chemische ingenieurs spelen een cruciale rol in het verleggen van de grenzen van het onderzoek naar medische micro-robotica”, benadrukte Shahsavan. Volgens de wetenschapper is het bij uitstek een vakgebied waar vele wetenschappen samenkomen, zoals vloeistofmechanica, reactie-engineering en kennis van polymeren en biochemische materialen. “Dankzij onze multidisciplinaire vaardigheden, hebben we een unieke positie om te innoveren in dit opkomende vakgebied.”

Lees ook:

Zo sterk als beton, maar dan duurzamer: modulaire en volledig recyclebare wanden, vloeren en daken

De elementen van ReBuild-it zijn een uitvinding die 10 jaar geleden is ontstaan en tijdens de coronaperiode verder is geperfectioneerd. “We hebben flink geëxperimenteerd”, zegt Douwes, een van de initiatiefnemers van Re-Buildit. “Door schade en schande zijn we uiteindelijk bij het definitieve product gekomen; recyclebaar, licht, en sterk.” Gerecycled staal Het frame van de wanden maakt Re-Buildit van gerecycled hybride blikstaal uit Zweden. Dit frame wordt vervolgens gevuld met een speciale mortel. Normaal gesproken is mortel een beton of cementmix, maar Re-Buildit heeft een geheel ander recept met gips als basis. Dit mengsel wordt nu al toegepast in wand- en dakelementen. En later dit jaar vervangt het gipsmengsel ook de dunne betonlaag in de elementen die voor vloeren kunnen worden gebruikt. Volledig recyclebaar Het gipsmengsel heeft meerdere voordelen, zegt Angevare, algemeen directeur van het bedrijf. “Allereerst zijn onze elementen slechts een tiende van het gewicht van soortgelijke frames die beton gebruiken. Dat scheelt al enorm in de transportkosten. Tegelijkertijd zijn onze elementen wel even sterk als beton.” Maar het allergrootste voordeel zit misschien wel in de mogelijkheid tot hergebruik. “Van de mortel in bestaande elementen kunnen we 98 procent opnieuw gebruiken. Die cijfers zijn nu nog lastig te halen met een betonmix. En het frame is 100 procent recyclebaar, net als de isolatie. De LCA (CO2-levenscyclus analyse, red.), die is opgenomen in de Nationale Milieu Database, van ons product laat zien dat de milieu-impact de helft zo laag is als een vergelijkbare constructie van hout- en betonbouw.”Met de building blocks kan Rebuild-it net zo makkelijk een muur maken voor een kerk, als een dak voor een appartementencomplex.Zelfde delen, andere toepassingen Daarnaast kunnen de elementen modulair ingezet worden. De vloer, wand en dakelementen kunnen gemonteerd worden zonder lijm zoals kit of schuim. “Alles gaat met schroeven”, zegt Angevare. “En je kunt het ook weer uit elkaar halen. Met dezelfde onderdelen bouw je net zo makkelijk van een school weer een appartementencomplex of woning. Met onze elementen kunnen we de hoogte inbouwen tot 8 meter, zonder dat daar aanvullende staalconstructies voor nodig zijn.” Nieuwe fabriek Nu produceert Re-Buildit zijn elementen nog bij een eigen tijdelijke productielocatie en op locaties van ‘betoncollega’s’. Maar als het aan Angevare en Douwes ligt komt daar snel verandering in. “Binnenkort start de bouw van onze nieuwe fabriek in Emmen”, zegt Douwes. "Hier willen we jaarlijks 700.000 vierkante meter aan elementen produceren. Als alles volgens plan gaat, is de fabriek over anderhalf jaar open.” Angevare ziet dat steeds meer bouwbedrijven Re-Buildit inmiddels weten te vinden. “Door alle stikstofregels heeft de bouwwereld het de laatste tijd zwaar te verduren. En je ziet dat met name het Rijk in zijn aanbestedingen steeds vaker eisen stelt op het gebied van recyclebaarheid en circulariteit. Dan biedt ons volledig recyclebare product met minimale CO2- en stikstofimpact uitkomst.” Kleine aannemers Tegelijkertijd geeft Angevare aan dat Re-Buildit nog lang niet uitontwikkeld is. “In samenwerking met hoge scholen, leveranciers en afnemers blijven we onze elementen innoveren. Een belangrijk streven van ons is dat onze wanden te allen tijde betaalbaar blijven, juist ook voor de kleinere ondernemingen en eenpitters. Zo'n 90 procent van de bedrijven in de bouw bestaat uit kleine aannemers. Ook die moeten onze elementen kunnen bestellen en er eenvoudig mee kunnen werken. Alleen door met iedereen in de bouw samen te werken, kunnen we de bouw beter organiseren.” Lees ook: Uit deze nieuwe fabriek komen kant-en-klare houten huizenAmerikaanse start-up presenteert duurzaam cement dat CO2 opneemtPrimeur: BAM werkt heipalen elektrisch de grond in