Metamalzemeler, kimyadan ziyade geometrisiyle işlev kazanan mühendislik yapıları. Rice Üniversitesi’ndeki araştırma, yumuşak yapılarda stabil geometriyi koruyabilen ve komutla deforme olabilen bir tasarımı bir araya getirdi. Geliştirilen yapı, manyetik alan uygulandığında açık/kapalı haller arasında geçiş yapıyor; alan kaldırıldığında dönüşüm sürerek hafıza etkisi yaratıyor. Araştırma ekibi, birim hücreleri birleştirerek peristaltik dalga üreten 3B üst yapılar tasarladı; bu dalgalar kontrollü hareket veya sıvı iletimi için kullanılabiliyor.
ÇOKLU KARARLILIK TASARIMI
Projeyi yöneten makine mühendisi Yong Lin Kong, başarının merkezinde ‘programlanmış çoklu kararlılık’ bulunduğunu vurguluyor. Trapez destekler ve güçlendirilmiş kirişlerden oluşan mikro mimari, dış kuvvet ortadan kalksa da yeni şekli kilitleyen enerji bariyerleri oluşturuyor. Eğimli kiriş ve desteklerin mikro ölçekte kalıplanması için 3B yazdırılmış kalıplar kullanıldı; bu da tekrarlanabilir üretim ve modüler ölçekleme olanağı sağladı.
ZOR ORTAM DAYANIMI
Malzeme, kendi ağırlığının 10 katından fazla basınca dayanıyor; aşırı sıcaklık ve aşındırıcı ortamlarda performansını koruyor. Bu seviyedeki dayanıklılık, mide asidi gibi agresif koşullarda görev yapacak tıbbi cihazlar için kritik. Rice ekibi, metamalzemenin uzun süreli stres ve asidik korozyon altında da işlevselliğini sürdürdüğünü gösterdi. Böylece ülser, delinme ve inflamasyon risklerini artırabilen sert implant yaklaşımlarına yumuşak, uyumlu bir alternatif sunuluyor.
HEDEFLİ TIBBİ UYGULAMALAR
Uzaktan kontrol edilebilirlik, vücut içi cihazların konumunu hassas yönetme, ilacı tam hedefe ulaştırma ve derin dokulara seçici mekanik kuvvet uygulama gibi olasılıkları gündeme getiriyor. Ekip, aynı tasarım ilkelerinin obezite tedavisi için yutulabilir sistemlerde ve deniz memelilerinin klinik bakımlarında kullanılabileceğini belirtiyor. Rice araştırmacıları, Texas Tıp Merkezi’ndeki cerrahlarla birlikte kablosuz akışkan kontrol çözümleri üzerinde çalışıyor; peristaltik dalga mimarisi, pompa/valf fonksiyonlarının çip üzerinde gerçekleştirilmesine zemin hazırlıyor.
ÜRETİM VE İŞBİRLİĞİ AĞI
Çalışmanın ilk yazarı, Kong’un ilk lisansüstü öğrencisi Taylor Greenwood oldu (şimdi Brigham Young Üniversitesi). Ekibe lisansüstü öğrenciler Brian Elder ve Jared Anklam, doktora sonrası araştırmacılar Jian Teng ve Saebom Lee ile diğer paydaşlar katkı sundu. Proje, Ulusal Sağlık Enstitüleri ve Deniz Araştırma Ofisi tarafından desteklendi; finansman, klinik uygulamalara hızlı geçiş için gereken malzeme testi ve ön prototipleme aşamalarını ivmelendirdi.
