Naukowcy opracowali małe, elastyczne roboty, które mogą zmieniać kształt w zależności od otoczenia. Te wzorowane na bakteriach malutkie maszyny są całkowicie biokompatybilne i optymalizują swoje ruchy, aby dostać się do trudno dostępnych obszarów ludzkiego ciała. W przyszłości mogą zrewolucjonizować ukierunkowane dostarczanie leków.
Pewnego dnia będziemy mogli spożywać pigułki zawierające mikro-roboty, które niosąc leki same znajdą drogę do chorego obszaru, nawet jak będzie on znajdował się w niezwykle trudno dostępnym miejscu. Taką wizję przytaczają naukowcy z Politechniki Federalnej w Lozannie oraz Politechniki Federalnej w Zurychu, którzy opracowali prototyp takich właśnie malutkich maszyn.
Grupa naukowców kierowana przez Selmana Sakara i Bradleya Nelsona przy pracach nad inteligentnymi, biokompatybilnymi i niezwykle elastycznymi mikro-robotami czerpała inspirację z bakterii. Bakterie, jak wiadomo, potrafią przedostać się przez płyny ustrojowe i modyfikować swój kształt w razie potrzeby, co pozwala im przechodzić przez wąskie naczynia krwionośne i skomplikowane układy bez uszczerbku na prędkości i ich zdolnościach manwrowych.
Prototypy drobnych maszyn wykonane zostały z nanokompozytów hydrożelowych, które zawierają nanocząstki magnetyczne, dzięki czemu można je kontrolować za pomocą pola elektromagnetycznego.
Osiągnięcia zespołu szwajcarskich naukowców ukazały się w piśmie „Science Advances”.
Kiedy myślimy o robotach, zwykle myślimy o dużych maszynach wyposażonych w złożone systemy elektroniki, czujników, baterii i siłowników. Ale w skali mikroskopowej roboty są zupełnie inne. Wytwarzanie zminiaturyzowanych maszyn wiąże się z szeregiem wyzwań. Naukowcy próbują im sprostać korzystając z pomocy technik opartych na origami.
- Nasze roboty mają specjalną kompozycję i strukturę, które pozwalają im dostosować się do charakterystyki płynu, przez który przechodzą. Na przykład, jeśli napotykają zmianę lepkości lub stężenia osmotycznego, modyfikują swój kształt, aby utrzymać prędkość i zdolność manewrowania nie tracąc kontroli nad kierunkiem ruchu – powiedział Sakar.
Roboty mogą być sterowane za pomocą pola elektromagnetycznego. Mogą także samodzielnie nawigować. W obu przypadkach automatycznie zmienią się w najbardziej efektywny kształt w zależności od stojącej przed nimi przeszkody.
- Natura rozwinęła wiele mikroorganizmów, które zmieniają kształt wraz ze zmianą warunków środowiskowych. Ta podstawowa zasada zainspirowała nasz projekt mikro-robota. Kluczowym wyzwaniem było rozwinięcie fizyki opisującej typy zmian, którymi byliśmy zainteresowani, a następnie integracja ich z nowym technologiami - przyznał Nelson.
Jak zaznaczają autorzy, poza zwiększoną skutecznością te zminiaturyzowane i wyjątkowo elastyczne roboty można również produkować w stosunkowo prosty sposób i to za rozsądną cenę. Na razie zespół badawczy pracuje nad poprawą wydajności poruszania się maszyn przez różnego rodzaju płyny, czyli w środowisku, jakie napotkają w ludzkim ciele.
Źródło: Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, fot. EPFL/ETHZ
