Четвероногие микроботы для доставки лекарств будут гулять по телу человека

Длина тела каждого устройства – 70 микрометров, чуть меньше ширины самого тонкого человеческого волоска.

Фото Marc Mishkin.

Из одной десятисантиметровой кремниевой пластины можно получить до миллиона микроботов.

Фото Marc Mishkin.

Медицинские инженеры создали уже немало микроботов для адресной доставки лекарств в конкретные ткани и органы. Большинство из них передвигается по кровеносным сосудам, некоторые даже могут менять форму в зависимости от среды.

Теперь же исследователи создали микроботов (как сообщается, размером с клетку тела человека), обладающих ножками и способных шагать.

Технологию разработали учёные из Корнеллского университета. Ведущий автор работы Марк Мискин (Marc Miskin) сегодня является сотрудником Пенсильванского университета.

В течение нескольких лет Мискин и его коллеги создавали многоступенчатую методику нанообработки, которая превращает десятисантиметровую кремниевую композитную пластину в миллион микроскопических роботов всего за несколько недель.

Из одной десятисантиметровой кремниевой пластины можно получить до миллиона микроботов.
Из одной десятисантиметровой кремниевой пластины можно получить до миллиона микроботов.
Фото Marc Mishkin.

Основу тел таких микроботов составляют сверхтонкие прямоугольные каркасы из стекла. Эти "скелеты" покрыты слоем кремния, на который наносят по два электронных элемента управления и два либо четыре кремниевых солнечных элемента.

Длина тела каждого микробота составляет 70 микрометров (чуть меньше ширины самого тонкого человеческого волоска).

Устройства имеют по четыре ножки толщиной в сто атомов, изготовленные из одного слоя платины и одного слоя титана (последний, кстати, можно заменить графеном).

"Ножки [микроботов] суперсильные. Они несут тело, которое в тысячу раз толще и весит примерно в восемь тысяч раз больше, чем каждая из них", – уточняет Марк Мискин.

Привести микробота в движение можно при помощи лазера. Если направить его на один из солнечных элементов, возникнет электрический ток, который приведёт к расширению платины, в то время как титан останется жёстким. Таким образом, ножка микробота согнётся. В отсутствие тока она, соответственно, выпрямится.

Если таким способом вызывать попеременное сгибание и выпрямление передних и задних "конечностей", можно заставить устройство шагать, поясняют авторы работы.

По их словам, размер микроботов позволяет вспрыскивать их в организм при помощи иглы для подкожных инъекций.

Правда, пока что устройства могут перемещаться лишь под тонким слоем ткани толщиной с ноготь (лазерное излучение извне не может проникать на большую глубину). Поэтому сейчас Мискин и его коллеги подбирают другие источники энергии для шагающих микроботов, например, ультразвук и магнитные поля.

Кроме того, команда работает над "умными" моделями со встроенными датчиками, контроллерами и даже часами (вероятно, для доставки лекарств, которые нужно принимать в строго определённое время).

Исследователи представили доклад о проделанной работе на недавнем собрании Американского физического общества (APS March Meeting 2019).

Добавим, что ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о нанороботах из нитей ДНК с химическими "двигателями".