Будущее медицины. В MIT разработали материал для создания микророботов размером с песчинку

Как сообщает Interesting Engineering, из гидрогеля можно быстро создавать на 3D-принтере мягкие конструкции, имеющие размер меньше миллиметра.

Новый тип материала представила команда ученых из Массачусетского технологического института (США), Федеральной политехнической школы Лозанны и Университета Цинциннати. Их разработка позволяет различным элементам одного устройства деформироваться и двигаться независимо друг от друга.

Готовые «магно-боты» могут понадобиться в здравоохранении для сбора медицинских образцов или доставки лекарств в труднодоступные участки организма без физического контакта.

«Можно представить, что такая магнитная архитектура может действовать как небольшой робот, которого можно направлять сквозь тело с помощью внешнего магнита, и он может цепляться за что-то, например, чтобы взять биопсию», — говорит автор исследования из Массачусетского технологического института Карлос Портела.

Для создания магниточувствительных структур размером менее миллиметра обычно применяют двухфотонную литографию. Однако стандартная печать магнитных материалов сопровождается трудностями, поскольку наночастицы металла рассеивают лазерный свет и слипаются, нарушая целостность изделия.

Чтобы решить проблему, ученые применили процесс двойного погружения. Они печатают чистую полимерную микроструктуру, а затем опускают ее в химические растворы для выращивания наночастиц оксида железа внутри геля.

«Прямая 3D-печать деформируемых микромасштабных структур с высокой долей магнитных частиц является чрезвычайно сложным, часто предусматривая компромисс между магнитной функциональностью и структурной целостностью», — сказала со-сопроводительный автор исследования Рэйчел Сан.

Плотность материала можно контролировать с помощью мощности лазера во время начальной печати, что позволяет настроить реакцию компонентов робота на внешние раздражители.

Эксперимент, результаты которого 28 апреля опубликовали в журнале Matter, показал работу группы микроструктур в форме леденцов. Под действием обычного магнита они синхронно сжимались с разной силой, имитируя движение пальцев манипулятора для захвата объектов.

Кроме этого, инженеры сконструировали бистабильный переключатель длиной в миллиметр с магнитными элементами размером с эритроцит. Внешнее поле заставляет эти детали менять положение, фиксируя устройство в открытом или закрытом состоянии. Такой механизм способен выполнять функцию микроскопического клапана для регулирования потока жидкости внутри медицинских аппаратов.