Robot jak miniaturowa dłoń. Nowa technologia pozwala chwytać i przenosić pojedyncze komórki

Mikroroboty: Rewolucja w mikroskali

Mikroroboty od dawna budzą ogromne nadzieje. Badacze widzą w nich narzędzie do wykonywania zadań niemożliwych dla tradycyjnych urządzeń — od manipulowania pojedynczymi komórkami, przez precyzyjne dostarczanie leków w organizmie, aż po zaawansowaną produkcję w skali nano.

Dotychczasowe konstrukcje miały jednak poważne ograniczenie: zwykle były wykonane z jednego materiału i korzystały z jednego rodzaju napędu. To sprawiało, że trudno było połączyć precyzyjne chwytanie obiektów z kontrolowanym ruchem w złożonym środowisku, np. w płynach biologicznych.

Dłoń mniejsza niż włos

Chiński zespół zaproponował zupełnie nowe podejście. Za pomocą femtosekundowego lasera naukowcy połączyli różne materiały w skali mikrometrowej, tworząc trójwymiarowego mikrorobota w kształcie dłoni.

Jedna z jego części działa jak chwytak — „dłoń” wykonana jest z materiału wrażliwego na kwasowość otoczenia. Gdy zmienia się pH, mikroskopijne „palce” otwierają się lub zamykają, umożliwiając łapanie i puszczanie obiektów. Robot potrafi manipulować przedmiotami o rozmiarach rzędu jednej dziesiątej grubości ludzkiego włosa, a nawet pojedynczymi komórkami.

pH i pola magnetyczne, czyli sterowanie bez zakłóceń

Sekret skuteczności tej konstrukcji tkwi w rozdzieleniu funkcji. Chwytanie zależy wyłącznie od zmian pH, natomiast ruchem robota steruje się za pomocą pól magnetycznych. Ponieważ oba sygnały nie wpływają na siebie, system działa stabilnie i przewidywalnie.

Jak podkreśla prof. Meiling Zheng, współautorka badań, to właśnie połączenie precyzyjnej manipulacji z pełną kontrolą ruchu było jednym z największych wyzwań w tej dziedzinie. Rozdzielenie tych funkcji pozwoliło je skutecznie pokonać.

Komórki, leki i praca zespołowa

Badania wykazały, że mikrorobot jest kompatybilny z żywymi komórkami, co ma kluczowe znaczenie dla przyszłych zastosowań medycznych. W perspektywie może to oznaczać możliwość bardzo dokładnego dostarczania leków, manipulowania pojedynczymi komórkami lub usuwania niepożądanych cząstek na poziomie mikroskopowym.

Co więcej, magnetyczny moduł napędowy można dołączać do innych mikroskopijnych struktur, nadając im zdolność ruchu. Odpowiednio regulując pole magnetyczne, badacze są w stanie jednocześnie sterować kilkoma mikrorobotami, które mogą działać zespołowo.

Nie tylko medycyna

Choć medycyna wydaje się najbardziej oczywistym obszarem zastosowań, naukowcy podkreślają, że to dopiero początek. Tego typu mikroroboty mogą znaleźć zastosowanie również w nanotechnologicznej produkcji, gdzie liczy się precyzja niemożliwa do osiągnięcia w większych skalach.

Miniaturowa „dłoń” pokazuje, że przyszłość robotyki może rozgrywać się nie w fabrykach, lecz w świecie widocznym dopiero pod mikroskopem — a jej możliwości dopiero zaczynamy odkrywać.