Улучшение возможностей медицины – одна из важнейших задач для современных учёных. И в этом им успешно помогают роботы: они способны достать из тела человека опасные элементы и даже самостоятельно провести операцию.
Ещё один шаг навстречу микромеханизмам в медицине сделали учёные из Федеральной Политехнической школы Лозанны и Швейцарской высшей технической школы Цюриха, разработав новый универсальный способ создания биороботов. Эти усовершенствованные гибкие механизмы можно использовать (правда, пока лишь в теории) для доставки лекарств и выполнения операций в человеческом теле.
Новые биороботы отличаются от предшественников мягкостью, гибкостью и не требуют никаких отдельных двигателей. Они состоят из биосовместимого гидрогеля и магнитных наночастиц. У последних две функции: давать микророботам форму в процессе производства и заставлять их передвигаться, когда действует электромагнитное поле.
Конструирование одного такого робота происходит в несколько этапов. Наночастицы помещают в жидкий гидрогель, после чего электромагнитное поле распределяет их по различным частям робота. Затем наступает стадия полимеризации, во время которой гидрогель «застывает». Далее робот помещается в воду и в ней сам «складывается» нужным образом, в зависимости от расположения наночастиц внутри геля – так ему придаётся окончательная форма. Уже готового микробота электромагнитное поле заставляет плавать в нужных учёным направлениях.
Именно таким способом были созданы биороботы, полностью имитирующие бактерии (у них даже есть жгутики, помогающие передвигаться). Прототипом стала Trypanosoma brucei – это паразитический одноклеточный организм, который, в частности, является возбудителем распространённой в Африке сонной болезни. Переносит T. brucei муха цеце: при укусе микроорганизм использует плетевидный жгутик, чтобы проникнуть в кровь животного или человека.
По словам учёных, их робобактерии при внедрении в организм пациента, напротив, смогут выполнять множество полезных функций и во многих случаях исключат хирургическое вмешательство.
«Новый метод производства позволяет нам тестировать множество форм и комбинаций для получения наилучшего способа передвижения», — считает один из авторов работы Селман Сакар (Selman Sakar). — Наше исследование даёт ценную информацию о способе передвижения бактерий внутри человеческого тела и адаптирования к изменениям в нём».
Сейчас биороботы ещё пребывают на стадии разработки: учёным предстоит изучить реакцию организма и понять, могут ли гибкие механизмы вызвать у пациентов побочные эффекты.
Кроме того, швейцарская команда создала специальную платформу для тестирования конструкций роботов и способов их передвижения, чтобы их можно было усовершенствовать сразу после клинических испытаний.
Текст исследования опубликован в журнале Nature Communications.
Напомним, что ранее мы рассказывали о том, как инженеры научились управлять микроботами с помощью слабых магнитных полей.
Автор: Юлия Воробьёва