Одним из самых перспективных направлений микро- и нано-робототехники является целевая доставка лекарственных препаратов, осуществляемая при помощи крошечных роботов, двигающихся в теле человека по кровеносным сосудам. Самой последней разработкой в этом направлении являются микророботы-лейкоциты, созданные исследователями из института Макса Планка, Германия. И главным отличием новых микророботов от всех, что были созданы ранее, является то, что новые роботы, которые являются “технологическим воплощением” лейкоцитов, способны передвигаться в направлении, противоположном направлению кровотока в кровеносных сосудах.
Основой новых микророботов являются стеклянные микрочастицы, диаметром около 8 микрометров. Одна половина частицы покрыта тонкой пленкой никеля, поверх которой нанесен защитный слой из золота, а на вторую половину частицы наносится слой лекарственного препарата, полезного груза микроробота. Во время первых испытания полезный груз робота состоял из молекул противоракового препарата и специальных белков, способных находить и притягиваться к злокачественным клеткам.
Вместо того, чтобы плавать в кровяной плазме, как это делают другие микророботы, новые роботы движутся вдоль стенок сосудов, подобно лейкоцитам. А направлением этого движения можно управлять при помощи внешнего магнитного поля, которое притягивает никель, и заставляет робота двигаться в нужном направлении.
Исследователи выяснили при помощи экспериментов с искусственными кровеносными сосудами, что даже не очень сильное магнитное поле, которое совершенно безопасно для организма человека, заставляет роботов двигаться в направлении, противоположном направлению течения крови. А когда магнитное поле деактивируется, роботы движутся вместе с кровью. Чередование моментов включения и отключения магнитного поля позволяет ученым контролировать движение роботов с высокой точностью и направлять их в заданное место в теле человека.
Во время испытаний ученые установили, что скорость движения роботов под воздействие магнитного поля составляет 600 микрометров в секунду (76 их собственных диаметров в секунду). Это делает новых роботов самыми быстрыми “магнитными микророботами” такого масштаба на сегодняшний день.
Поскольку размер одного микроробота очень мал, он не сможет нести на себе достаточного количества полезного груда, для того, чтобы оказать существенное влияние на пораженные болезнью ткани. Поэтому в организм человека нужно будет вводить достаточно большое количество таких роботов, что, дополнительно, облегчит слежение за ними при помощи традиционных методов съемки, применяемых в медицине.
И в заключение следует отметить, что помимо целевой доставки лекарственных препаратов, новые микророботы, снабженные соответствующим грузом, могут быть использованы для проведения неинвазивной, быстрой и точной диагностики самых различных видов заболеваний.