Швейцарские ученые разработали метод создания мягких микроботов с программируемыми подвижностью и формой. Технологию рассчитывают применять для проведения минимально инвазивных хирургических операций. Отчет о работе опубликован в журнале* Nature Communications*.

Идею конструкции своих микроботов сотрудники Федеральной политехнической школы в Лозанне и Швейцарской высшей технической школы Цюриха почерпнули у подвижных живых клеток (например, возбудителя сонной болезни Trypanosomabrucei), которые могут менять морфологию и тип движения взависимости от условий среды.

Микроботы управляются магнитным полем и лазерным нагреванием. Sakar / EPFL / EPFZ

Для создания устройств ученые использовали многослойную гидрогелевую конструкцию из биосовместимых полимеров.Поддерживающий слой изготовлен микролитографией из полиэтиленгликольдиакрилата (PEGDA)с магнитными наночастицами. Перед фотополимеризацией наночастицы ориентировали в определенном направлении постоянным магнитным полем. После этого накладывали слой N-изопропилакриламида(NIPAAm), меняющего свой объем под действием температуры. Наночастицы в нем выстраивали в плоскости, перпендикулярной поддерживающей пластинке. В финале кмикроботам присоединяли однослойный полимерный жгутик с косой ориентацией магнитных наночастиц.

Различные подвижные клетки, принцип создания микроботов, их самосборка, движения, трансформация и различные формы. Hen-Wei Huang et al., Nature Communications, 2016

Такая анизотропная магнитная архитектура позволила авторам работы складывать устройства по принципу оригами, обеспечивать различные их движения и управлять формой с помощью магнитных полей и нагревания лазерным излучением ближнего инфракрасного диапазона (длина волны 808 нанометров).

Одной из важных особенностей подхода исследователи называют его универсальность. «Наш новый метод производства позволяет протестировать рядформ и их сочетаний, необходимых для наилучшей подвижности микробота при выполнении конкретной задачи. Также мы смогли улучшить понимание того, как микроорганизмы движутся в организме человека, адаптируясь к изменениям микросреды», — сказал один из авторов работы Селман Сакар (Selman Sakar).

В настоящее время микроботы находятся в стадии дальнейшей разработки. По словам Сакара, необходимо учесть еще множество факторов, в первую очередь безопасность их применения у пациентов. В перспективе ученые рассчитывают приспособить технологию для проведения малоивазивных вмешательств,таких как удаление преград кровотоку в сосудах.

Автор: Олег Лищук