Команда инженеров из Университета Иллинойса в Урбан-Шампейн разработали новый класс крошечных гибридных биомашин, способных самостоятельно перемещаться в вязких биологических средах. Новый робот выполнен по подобию крошечных жгутиковых одноклеточных существ, которые используют длинные «хвосты», так называемые жгутики, для движения вперед. Примером такой естественной природной схемы движения может быть сперматозоид.
Ученым и инженерам удалось создать «жгутикового робота» из гибкого полимера. В движение жгутик робота приводится с помощью мышечных сердечных клеток, которые расположены на стыке жгутика и корпуса робота. Подобный двигатель обладает уникальной способностью к самовыравниванию и синхронизации, проще говоря, клетки сердечной мышцы сами управляют волнообразными движениями хвоста, коллективно сокращаясь в строго определенный момент времени. Это очень эффективная и простая схема, которая не требует сложной настройки и позволяет роботу быстро двигаться вперед.
Жгутиковый робот состоит из нити, выполненной из полидиметилсилоксана, и короткой жесткой «головы». В место соединения «головы» и жгутика, высаживаются мышечные сердечные клетки – кардиомиоциты, которые способны сокращаться, сгибая жгутик и разгоняя робота до скорости 5-10 мкм/с.
Потенциал использования новых роботов огромен: небольшой гибридный робот может служить платформой для более сложных биологических машин. В частности, ученые планируют проверить возможность использования нового биоробота для доставки стволовых клеток в определенные регионы организма. Кроме того, подобные роботы могли бы выполнять минимально инвазивные хирургические операции, доставлять медицинские сенсоры и лекарства к конкретным участкам тела.
Более того, конструкция робота очень простая и может модернизироваться. Так, в ходе экспериментов, ученые создали роботов с двумя жгутиками, что позволило резко повысить скорость движения биомашин – до 81 мкм/с. В будущем роботы, оснащенные несколькими жгутиками, могли бы нести больший груз и выполнять сложные маневры. Такие роботы могли бы осуществлять безболезненную биопсию, впрыскивать обезболивающие вещества в конкретные нервные узлы, облучать клетки светом и выполнять множество других функций. Также, аналогичных роботов можно использовать для разнообразных исследовательских задач.
