Ученые создали медицинского микро-робота, вдохновившись морской звездой
Ученые возлагают большие надежды на крошечных медицинских роботов, которые могут плавать по сосудам, доставляя лекарства туда, где это необходимо, и даже производя минимальные хирургические процедуры.
Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) разработали робота, который имитирует движения личинки морской звезды. Он приводится в движение звуковыми волнами и оснащен крошечными волосками, способными направлять жидкость вокруг него, подобно своей природной живой модели.
В будущем такие "микропловцы" смогут доставлять лекарства к больным тканям и клеткам с высокой точностью. Ученые возлагают большие надежды на таких крошечных роботов, которые в размере составляют лишь часть диаметра человеческого волоса и могут плавать по телу, доставляя лекарства в необходимые области и даже производя минимальные хирургические процедуры.
Как устроен микроробот
Дизайн таких роботов часто вдохновлен естественными микроорганизмами - бактериями или водорослями. Личинка морской звезды послужила референсом для разработки впервые. Ученые обнаружили, что она использует цилиарные волоски-реснички на поверхности своего тельца для плавания и кормления. Робот со схожей синтетической системой активируется ультразвуком и имитирует естественное расположение ресничек морских звезд, используя нелинейную акустику для имитации движения личинки и необходимых манипуляций.
Внешний вид микроробота отличается от своей природной модели. Морская звезда в стадии личинки имеет лопастное тело размером в несколько миллиметров, тогда как синтетическая модель имеет прямоугольную форму и размеры в десять раз меньше прототипа. Объединяет их наличие подвижных волосков на поверхности - тех самых ресничек, которые помогают отталкивать или всасывать жидкость. Морская звезда имеет тысячи таких волосков, которые расположены рядами, пребывающими в постоянном колебании, что создает вихри в окружающей личинку воде. Специфика этих колебаний обеспечивает либо "толкающий" эффект, который позволяет личинке двигаться, либо "всасывающий", благодаря которому она получает необходимые питательные частицы из воды.
Большие надежды
Профессор Дэниел Ахмед, специалист по акустической научной робототехнике в сфере жизнеобеспечения и здравоохранения, вместе с командой ETH Zurich разработал дизайн микро-робота на основе строения вышеописанной личинки. Ученые использовали фотолитографию для точного воспроизведения природной модели.
По мнению исследователей, новый тип микро-роботов будет готов к применению в медицине уже в обозримом будущем и имеет решающее преимущество, благодаря использованию системы ультразвука, ведь ультразвуковые волны широко используются для визуализации, способны проникать глубоко внутрь тела и не представляют опасности для здоровья.
