HighTech Объединенная группа исследователей, представляющих Харбинский технологический институт в Китае и Калифорнийский университет в США, разработала наноразмерную дистанционно управляемую рыбку, которая при воздействии магнитного поля способна плавать в жидкой среде. Подробная информация об этом исследовании опубликована в научном журнале “Nano Small Micro”.
Это не первый готовый наноробот, предназначенный для транспортировки биологически активных препаратов. Усилия создать нечто подобное предпринимались инженерами-исследователями и ранее. Как правило, механизмы чрезвычайно малых размеров оснащаются хвостами, имеющими форму штопора. Ученые утверждают, что самое лучшее решение для таких нанороботов - это наделение их способностью имитировать стиль плавания рыбы. Чтобы это стало возможным, были изготовлены сегменты из золота и никеля, которые соединяются вместе с помощью серебряных петель. Наружные сегменты из золота служат в качестве головы и хвоста, а внутренние, никелевые, являются телом "рыбки". Длина каждого из сегментов составляет всего 800 нанометров. Полностью собранная рыбка получается в сто раз меньше, чем отдельно взятая среднестатистическая песчинка.
Нанорыбка начинает плавать под воздействием колебаний магнитного поля. Колебания заставляют раскачиваться голову и хвост, и эти движения перемещают рыбку вперед. Направление и скорость, с которой она двигается, можно контролировать путем изменения положения и скорости перемещения колеблющегося магнита. Группа исследователей предлагает таких "нанопловцов" для доставки лекарственных средств к определенным частям человеческого тела. Благодаря крошечным роботам у пациентов уменьшается потребность в хирургии или чрезмерном использовании химических препаратов, которые могут вызвать негативные побочные эффекты в других частях организма. Рыбка-робот будет плавать по кровеносной системе человека, легко контролируя свою скорость передвижения. В этом смысле она превосходит все ранее созданные инженерами-исследователями системы нанодоставки.
Создатели уникального механизма признают, что у него есть большие проблемы, для которых еще предстоит найти решения. Например, одна из проблем заключается в том, как избавить человеческий организм от нанорыбок после того, как доставка лекарств к нужным органам завершится. Одно из возможных решений состоит в использовании материала, который в какой-то момент может становиться биоразлагаемым. Другая большая проблема касается стоимости наноробота. Хотя для создания одной рыбки требуется совсем немного драгоценных металлов, цена может быстро вырасти, если для доставки доз жизненно необходимых препаратов потребуется использование сотен таких рыбок. Кроме того, возможно будет необходимо дополнительно разработать специальное средство, которое поможет не только отслеживать перемещение крошечной рыбки, но и осуществлять микроподруливание робота к нужному органу.
Аннотация
Локомоция рыбки-робота, позволяющая ей осуществлять плавательные движения, представляет собой сложное взаимодействие между деформируемым телом и индуцированным потоком, происходящее в окружающей жидкости. Благодаря инновационным технологиям, использующимся в разработке физико-механических конструкций, которые нашли отражение в нанорыбке, были созданы механизмы большого размера, способные двигаться под водой. Остается достаточно сложной проблема применения данных технологий в локомоции роботизированных механизмов, имеющих миро- и наноразмеры.
Результатом данной научной работы явилась рыбка, искусственный "нанопловец", который приводится в движение с помощью магнитного поля. Под его воздействием у наноробота начинает двигаться тело и хвостовой плавник, приводится в действие плавательный механизм, имитирующий движения настоящей рыбы. Для того чтобы имитировать движения тела рыбы, которые достигаются путем периодического изменения его формы, используются типовые элементы из токопроводящей мультисегментной синтезированной нанопроволоки. Такая проволока применяется для создания искусственных нанорыб (диаметр 200 нм, длина 4,8 мкм).
Следует отметить, что нанорыбы с деформирующимися телами демонстрируют высокую плавательную эффективность и могут служить в качестве перспективных биомиметических устройств-нанороботов для применения в сфере нано- и биомедицинских технологий.
Открыть счет для торговли акциями высокотехнологичных компаний