В течение нескольких последних лет ученые со всего мира работают в направлении разработки и применения миниатюрных роботов в качестве средства борьбы с заболеваниями некоторых видов. Эти роботы предназначены для введения внутрь организма человека, где они могут доставить лекарственные препараты точно к месту назначения или выполнить операции, требующие высокой точности, такие, как прочистка закупоренных кровеносных сосудов. При этом, в данном случае не требуется проведения сложных и инвазивных хирургических вмешательств.
Группа ученых из Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL), работая совместно с учеными из Швейцарского федерального технологического института (Swiss Federal Institute of Technology, ETH), разработала конструкцию универсальных биовдохновленных роботов и простой метод их изготовления в промышленных масштабах. Помимо этого, ученые создали испытательную платформу, которая позволяет им испытывать различные методы дистанционного управления при помощи магнитных, электрических полей, тепла и лазерного света.
В отличие от обычных роботов, микророботы являются мягкими, гибкими и подвижными. Они изготовлены из биологически совместимого материала, гидрогеля, и магнитных наночастиц. Наночастицы выполняют две функции, они служат своего рода каркасом, который определяет форму микроробота, и они выступают в роли двигателей, которые позволяют роботу перемещаться под воздействием внешнего электромагнитного поля.
Производство микророботов выполняется за несколько этапов. Во-первых, наночастицы равномерно размещаются в слое гидрогеля. Последующее воздействие электромагнитного поля заставляет наночастицы занять определенное пространственное положение и ориентацию их собственных магнитных полей. Параллельно с этим производится процесс полимеризации, который превращает гидрогель в более плотную субстанцию. И когда такие «личинки» микророботов попадают в жидкую среду, содержащую воду, они впитывают влагу, разворачиваются и принимают форму, определяемую положением заключенных в них наночастиц.
Когда микророботы становятся «готовыми к употреблению», их можно заставить двигаться в определенном направлении при помощи внешнего электромагнитного поля с заданными параметрами. По достижению микророботами места назначения производится их нагрев при помощи света лазера и они разворачиваются, высвобождая заключенные в их внутренностях лекарственные препараты или готовя свои отростки-инструменты к действиям, которые выполняются при помощи дистанционного управления посредством все того же электромагнитного поля.
Идея создания такой конструкции микророботов была скопирована учеными с бактерий вида African trypanosomiasis. Для движения эти бактерии используют жгутик, но они способны втягивать его внутрь в случае возникновения неблагоприятных условий окружающей среды, что повышает их выживаемость. Созданные учеными микророботы также имеют жгутик, подобно бактериям. И также, как и бактерии они могут его прятать, обертывая его вокруг тела робота при нагреве лазерным светом.
Пока что данные исследования еще находятся в стадии испытаний и модернизации конструкции микророботов. «Существует множество факторов, которые нам еще только предстоит учесть в нашей работе» — пишут исследователи, — «Самым главным является то, что мы должны удостовериться, что наличие наших микророботов в теле пациента не вызовет возникновения отрицательных побочных эффектов».
Источник:
