Ученые научили микроботов шагать в ногу: они могут совершить революцию в медицине

В конце 20-го века инженеры создали тончайшие микроконтроллеры, на базе которых появилась возможность собирать микроскопических роботов, называемых микроботами. Их планируется использовать в разных сферах, в том числе в медицине.

Но ученым не удавалось заставить механизмы двигаться по заданному маршруту. Похоже, эта проблема решена, и в ближайшем будущем нас ожидает революция в здравоохранении.

Будущее – рядом

Доктора наук Марк Мискин, Итай Коэн и Пол Макин из Корнеллского университета (США) возглавляют работу по созданию миниатюрных роботов размером с кристаллик поваренной соли. Недавно они решили одну из самых насущных проблем – заставить механизмы контролируемо двигаться.

Роботы тоньше человеческого волоса состоят из платы с микроконтроллерами, к которой крепятся 4 платиновые ноги. Питание осуществляется благодаря встроенным солнечным батареям. Каждая из ног может сгибаться самостоятельно.

Самым сложным было разработать механизм передвижения и управления. На первых этапах пытались использовать силы магнетизма, однако результаты были неудовлетворительными. Предложенная учеными система позволяет не только перемещаться отдельным микроботам в пространстве, но и двигаться синхронно целой команде роботов в скоординированном "марше".

Почему микроботы?

Крошечные роботы уже давно захватили наше воображение, особенно благодаря своим перспективам в медицине. В шестидесятые годы и Голливуд, и знаменитый физик Ричард Фейнман анонсировали отряды "проглоченных хирургов", которые бродят по телу и выполняют операции по требованию медиков.

За последние десятилетия микро- и нанотехнологии перешли на качественно новый уровень. Хотя до цели создания биосовместимых роботов размером с клетку, которые патрулируют наши тела, еще далеко, микроботы сегодняшних размеров уже подошли к черте практического использования. Теперь это не научная фантастика, а неизбежность ближайшего будущего.

Какие проблемы предстоит решить

Живое тело в основном имеет жидкую внутреннюю среду. Это означает, что микроботы сталкиваются со значительными силами сопротивления, которые ограничивают их двигательный импульс.

Чтобы решить проблему, ученые разработали микроботов, которые реагируют на свет, звук, магнетизм, температуру или химические регуляторы. Например, уже существуют крошечные червеобразные роботы, которые могут ходить, прыгать, кататься или даже плавать, используя магниты, чтобы контролировать движение по человеческой ткани. Но их применение ограничено, а технология несовершенна.

Ученые из Корнеллского университета предложили другой тип перемещения внутри тела – с помощью ног, или лапок, как у жуков-плавунцов. Однако микроскопические электронно-управляемые ножки (и их приводы) очень трудно изготовить.

Американские специалисты предложили достаточно простое решение проблемы - каждую ножку делать из листа платины толщиной всего семь нанометров, используя стандартную полупроводниковую технологию печати компьютерных чипов – литографию.

Одна сторона платины покрывается неактивным материалом, таким как графен или титан. При погружении в жидкость под действием электрического импульса не покрытая изоляцией сторона ноги притягивает к себе частицы, которые надавливают на нее и сгибают вниз, имитируя коленные чашечки и суставы. Когда электричество выключается, нога разгибается в первоначальное положение. Микробот словно плывет в теле, используя нехитрые движения.