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".
