Jak przypominają eksperci z Chińskiej Akademii Nauk, mikroroboty mogą zrewolucjonizować sposób, w jaki wykonuje się różne zadania w najmniejszych skalach - od manipulowania pojedynczymi komórkami po precyzyjne dostarczanie leków wewnątrz ludzkiego organizmu.

Jednak większość istniejących mikrorobotów jest zbudowana z jednego materiału i opiera się na pojedynczym układzie napędowym. Ogranicza to ich zdolność do wykrywania, chwytania, transportowania i uwalniania mikroskopijnych obiektów w złożonych środowiskach. Na łamach „International Journal of Extreme Manufacturing” (http://dx.doi.org/10.1088/2631-7990/ae0666) zespół z Chińskiej Akademii Nauk opisał wielomodułowego mikrorobota, który ma przełamać to ograniczenie.

Wykorzystując femtosekundowy laser do zintegrowania różnych materiałów w skali mikrometrowej, naukowcy stworzyli trójwymiarowego mikrorobota w kształcie dłoni. Urządzenie jest zdolne do chwytania, przenoszenia i uwalniania mikroskopijnych obiektów w sposób, którego nie potrafią osiągnąć systemy wykonane z jednego materiału.

Jedna część mikrorobota działa jak dłoń, a wykonano ją z materiału reagującego na kwasowość. Gdy zmienia się pH otoczenia, „dłoń” otwiera się lub zamyka, podobnie jak palce chwytające jakiś przedmiot. Dzięki temu mikrorobot może łapać i uwalniać bardzo drobne obiekty, takie jak plastikowe kulki o średnicy mniej więcej jednej dziesiątej grubości ludzkiego włosa lub pojedyncze komórki.

„Nasz mikrorobot był również kompatybilny z żywymi komórkami, co jest istotne dla zastosowań medycznych. Dlatego w przyszłości ta technologia może zostać wykorzystana także do zadań takich jak manipulowanie pojedynczymi komórkami, dokładniejsze dostarczanie leków czy przemieszczanie niepożądanych cząstek na poziomie mikroskopowym” – mówi prof. Meiling Zheng, współautorka wynalazku, cytowana w materiałach prasowych.

Kluczową zaletą tej konstrukcji jest to, że każda jej część reaguje na inny sygnał - „dłoń” odpowiada wyłącznie na zmiany pH, natomiast ruchem steruje się tylko za pomocą pól magnetycznych.

Ponieważ te sygnały nie zakłócają się wzajemnie, mikrorobot może działać w sposób przejrzysty i niezawodny – podkreślają jego twórcy. „Większość mikrorobotów ma trudność z połączeniem precyzyjnego manipulowania z kontrolowanym ruchem” – zwraca uwagę prof. Zheng. „Rozdzielając te funkcje, możemy uzyskać znacznie lepszą kontrolę” – dodaje.

Zespół pokazał również, że magnetyczny moduł napędowy można dodać do innych mikroskopijnych struktur, które pierwotnie były unieruchomione. Oznacza to, że w zdolność ruchu - uzyskiwaną tą samą metodą - da się wyposażyć wiele różnych mikrourządzeń. Co więcej, odpowiednio regulując pole magnetyczne, można jednocześnie prowadzić kilka mikrorobotów, pozwalając im działać zespołowo.

Potencjalne przyszłe obszary zastosowań to nie tylko medycyna, ale też nanotechnologiczna produkcja – twierdzą badacze.

Marek Matacz (PAP)

mat/ bar/