Исследователи распечатали на 3D-принтере микроскопических биороботов

Именно микроскопическими роботами занялись ученые М.М. Стэнтон, К. Тричет-Паредес и С. Санчес, опубликовавшие недавно в журнале Королевского химического общества исследовательскую работу под названием «Использование 3D-печати для создания микропловцов и биогибридных роботов».

В статье исследователи говорят о текущей ситуации и трудностях в использовании 3D-печати для производства микроскопических роботов в будущем. Ученые провели ряд экспериментов с микропловцами и оценили возможность их успешного применения в различных типах жидких и клеточных сред.

Авторы статьи изучили успешные исследования, в которых с помощью 3D-печати был создан и приводился в движение робот-микропловец MagnetoSperm длиной 322 микрометра. Кроме того, исследователи рассмотрели опыт 3D-печати микропловца на 3D-принтере Connex Object260 из полимера при высокой температуре – в результате был получен робот в форме «гребешка».

Результаты проведенного исследования просто поражают воображение: оба микропловца отлично проявили себя в жидкостях разной вязкости. Это побудило ученых продолжить эксперименты с другими микропловцами, напечатанными на 3D-принтере. Авторы статьи поставили перед собой задачу создать микроскопических роботов, которые перемещались бы путем вращательных движений, как бактерии, а также были бы способны переносить «грузы».

Вдохновившись спиралевидным вращающимся микропловцом для транспортировки грузов и используя тот же метод двухфотонной литографии, исследователи разработали микроскопических роботов в форме клеток, покрытых никелем и титаном. Ученые распечатали на 3D-принтере роботов в форме шестигранников и цилиндров и провели эксперименты с ними, используя в качестве груза клетки человеческой печени. Поскольку микропловцы успешно прошли испытания и сумели пронести грузы в самых различных условиях, исследователи сделали вывод, что в будущем 3D-печать действительно может применяться в создании биомедицинских микроскопических роботов.

Использование механизмов, напечатанных на 3D-принтерах (также называемых «биогибридами»), внутри биологических организмов постепенно стало включать в себя также моторы на биотопливе и выделилось в отдельную отрасль под названием био-робототехника. Проще говоря, речь идет о механизмах, которые приводятся в движение за счет клеток и биологических жидкостей. Распечатав на 3D-принтере конструкцию длиной 5 мм, покрытую протеинами и миобластами скелетной мышцы, исследователи сумели получить массу, которая сформировалась в полоску мышечной ткани, достаточно длинную, чтобы способствовать перемещению биогибридного робота. С помощью электрических импульсов ученым удалось заставить конструкцию сокращаться и двигаться, что оказалось достаточным для успеха эксперимента. В ходе последующих тестов исследователи также управляли биогибридными роботами путем стимуляции световыми сигналами.

На примере микроскопических роботов становится очевидным, как совмещаются научные дисциплины и новейшие технологии. Такие роботы могут не только производиться с помощью 3D-печати, но и применяться внутри тела человека. Они способны доставлять любые необходимые «грузы» в зависимости от целей лечения, передвигаясь в биологических жидкостях за счет сокращения клеток организма.