Stuttgartē, Maksa Planka Viedās sistēmas institūta pētnieces izveidoja hibrīda bioloģiskos nanorobotus no mikroaļģēm, pārklājot tās ar magnētisko materiālu.
Paredzams, ka šo izstrādi varētu izmantot kontrolētai medikamentu piegādei organismā. Dabiskā vidē vienšūnas mikroaļģes, kuru izmērs ir 10 mikroni, pārvietojas ar diviem priekšu izvietotiem sīkiem bičiem. Pētnieces gribēja izpētīt, kā mainīsies mikroorganismu kustība pēc tam, kad tos pārklās ar plānu dabīgā polimēra hitsana kārtu, kas uzlabo adhēziju
atslāņošanās uz virsmu dažāda veida cietām un/vai šķidrajām vielām. Adhēzija ir saistīta ar starpmolekulārajām mijiedarbībām virsmas slānī un tiek raksturota ar specifisko darbu, kas nepieciešams virsmu atdalīšanai. Šim hitsanam tika pievienots arī maisījums ar magnētiskajām nanodaļiņām.
Zinātnieces vēlējās noskaidrot, kā šie bioloģiskie nanoroboti kustēsies šaurās telpās vai šķidrumā ar blīvumu, kas līdzinās gļotām. Izrādījās, ka uz zaļajām mikroaļģēm balstītie mikroskopiskie peldētāji gandrīz nezaudēja savu kustīgumu pēc tam, kad saņēma papildu slodzi mākslīgā pārklājuma veidā. Viņu vidējais kustības ātrums bija 115 mikrometri sekundē.
Projekta vadītājas Birgül Akolpoglu un Saadet Fatma Baltaci vairākus gadus pētīja bioloģiskos nanorobotus uz mikrobaktēriju pamata, kuru kustību var vadīt ar plānu magnētisku pārklājumu. Šie var tikt ievadīti dzīvajos organismos un vienlaikus pārvietoties pa tajos esošajiem šķidrumiem, tādējādi tos var izmantot zāļu mērķtiecīgai piegādei.
Pētnieces pievērsās mikroaļģēm ar mērķi padarīt tās funkcionālas un kontrolējamas ar magnētiska pārklājuma palīdzību. Pārklājumu uzklāt izdevās dažu minūšu laikā. Deviņām no desmit aļģēm veiksmīgi izdevās pārklāt ar magnētisko nanodaļiņu slāni. Pirmie hibrīda biorobota testi tika veikti šķidrumā ar blīvumu, kas tuvs ūdenim.
Izmantojot ārējos magnētiskos laukus, viņas varēja kontrolēt mikroaļģu kustības virzienu. Pēc tam pētnieces lika vienam no šiem nanorobotiem kustēties garām 3D drukātajiem mazajiem cilindriem, kuri bija tikai trīs reizes lielāki par pašas mikrobakterijas izmēru.
Lai pārbaudītu vadības efektivitāti, pētnieces izveidoja divas dažādas sistēmas: vienu ar magnētiskām spoles, bet otru — ar pastāvīgiem magnētiem ap mikroskopu, lai radītu viendabīgu magnētisko lauku un pastāvīgi mainītu tā virzienu.
«Mēs atklājām, ka bioloģiskie mikroaļģu hibrīdi pārvietojas pa 3D drukātajiem mikrokanaļiem trīs veidos: virzoties atpakaļ, virzoties uz priekšu un kustoties magnēta ietekmē. Bez magnētiskās navigācijas aļģes bieži iestrēga un atgriezās atpakaļ sākumā. Bet ar magnētisko vadību tās kustējās gludāk, izvairoties no malām. Magnētiskā vadība palīdzēja bioloģiskajiem hibrīdiem saskaņoties ar lauka virzienu, parādot reālu potenciālu navigācijai ierobežotā telpā — it kā tiem būtu piešķirts mazsGPS!», saka Birgül Akolpoglu.
Nākamie pētnieces izmantoja šķidrumu ar lielāku viskozitāti un lika mikroskopiskajiem robotiem kustēties pa šauriem kanāliem. Pēc Saadet Batalci teiktā, mērķis bija pārbaudīt, kā šie nanoroboti kustēsies šķidrumā, kas līdzinās gļotām. Viņa atzīmēja, ka viskozitāte ietekmē veidu, kā mikroaļģes kustas uz priekšu.
«Lielāka viskozitāte palēnina tās un maina veidu, kā tās peld uz priekšu. Kad mēs pielikām magnētisko lauku, peldētāji kustējās, virzoties priekšu zigzagā. Tas izceļ, kā precīza viskozitātes un magnētiskās saskaņošanas iestatīšana var optimizēt mikrorobotu navigāciju sarežģītā vidē», piebilda Saadet Batalci.
Raksts publicēts žurnālā Matter
Avots: ScitechDaily
Komentāri (0)
Šobrīd nav neviena komentāra