Исследователи из Технологического университета Эйндховена в Нидерландах разработали искусственные реснички для передвижения крошечных биомедицинских роботов. Они работают за счет изменения магнитных полей и могут перемещать мягких микророботов множеством способов, в том числе позволяя им «ходить» по вертикальным поверхностям и даже двигаться вверх ногами.
На разработку ученых вдохновила структура бактерий, которые используют специальные выступы-реснички для собственного движения или перемещения жидкостей рядом с ними. Подобно кнуту они рассекают среду, в которой находится микроорганизм, что позволяет выполнять скоординированные волнообразные движения, напоминающие бегущую волну. Чтобы добиться этого с помощью искусственных материалов, исследователи включили частицы порошка карбонильного железа в полимерную смесь, которую залили в специальную форму, представляющую собой ряд цилиндрических отверстий шириной 50 микрометров. По мере отверждения полимера команда помещала магниты рядом с формами, что привело к немного разному расположению частиц и магнитным свойствам в каждой ресничке.
Получившийся четырехмиллиметровый робот имеет прочную полимерную основу, с одной стороны которой расположены реснички. Движение микроробота осуществляется благодаря вращающимся магнитам, которые создают магнитное поле, стимулирующее движение ресничек, которое похоже на бегущую волну.
Робот может передвигаться вверх и вниз по наклонной плоскости, с углом наклона 45 градусов, подниматься по вертикальным поверхностям и даже ходить вверх ногами по перевернутой горизонтальной поверхности. Под воздействием вращающихся магнитов робот не только движется по заданной траектории, но также способен менять свое направление. Также микроробот переносит предметы в 10 раз тяжелее собственного веса.
По словам исследователей, уникальность разработки состоит в том, что для её применения нужны только магниты и не требуется использование других дополнительных устройств. Это позволяет применять созданные реснички не только в конструкции роботов для биомедицинских приложений, но и при создании насосов в микрофлюидных системах.
