Jedinečný spôsob ako poháňať mikroroboty plávajúce v ľudskej krvi

Inžinieri z Tokijskej univerzity našli spôsob, ako motorizovať drobné mikroskopické štruktúry plávajúce cez naše krvné riečiská bez potreby externého zdroja energie. Riešenie vás asi prekvapí. Zapriahli do „voza“ voľne sa pohybujúce jednobunkové organizmy.

Jeden z problémov doteraz navrhnutých mikrobotov je, že tekutiny, v ktorých sa pohybujú, ako je napríklad krv, sú také jemné, že môžu nadobudnúť viskozitu melasy. To sťažuje pohyb robota, a preto sa vedci už roky pokúšajú vytvoriť malé motory, dostatočne výkonné na ich poháňanie.

Japonskí inžinieri využili schopnosť zelenej riasy Chlamydomonas reinhardtii rýchlo plávať a prišli s jedinečným riešením. Každá bunka C. reinhardtii má šírku iba 10 mikrometrov, spoločne však môžu ťahať stroje päťkrát väčšie, než je ich vlastná individuálna veľkosť.

Riasy, ktoré sa považujú za bezpečné pre človeka, sú poháňané dvoma bičíkmi. Bičíky bunky vyčnievajú dopredu, čo jej umožňuje ťahať „vozidlo“ za sebou, keď pádluje. Na rozdiel od iných mikromotorov, ktoré vedci navrhli a ktoré sa často spoliehajú na externé zdroje energie, ako sú magnetické alebo elektrické polia, sa živé motory ako C. reinhardtii môžu pohybovať autonómne.

Vedúci autor štúdie Haruka Oda a jeho kolegovia navrhli dve rôzne 3D vytlačené plastové vozidlá, ktoré by riasy riadili. Každé z nich má šírku 50 až 60 mikrónov. Na lepšiu predstavu, priemerný ľudský vlas má hrúbku asi 100 mikrónov.

Jeden z mikrostrojov sa nazýva Scooter. Má dva koše na zachytávanie dvoch buniek rias, ktoré sú obidve otočené rovnakým smerom a vzadu sú spojené s „vozíkom“. Výskumníkov prekvapilo, že Scooter sa nepohyboval rovno, ale sa otáčal a zatáčal zložitým spôsobom. 

Druhý tvar vozidla, nazývaný Rotátor, sa pohyboval plynulejšie. Mal veľkosť len 56 mikrometrov a bol navrhnutý so štyrmi košmi, ktoré sú všetky otočené rovnakým smerom a sú spojené pomocou špicov do útvaru pripomínajúceho koleso. Keď každý zo štyroch košov obsadí jedna bunka riasy, štruktúra je „ťahaná“ priemernou rýchlosťou 20 až 40 mikrometrov za sekundu.

Bez záťaže môže C. reinhardtii dosiahnuť rýchlosť 100 mikrometrov za sekundu, takže výskumníci sa teraz snažia zistiť, či môžu tieto mikrostroje prinútiť pohybovať sa rýchlejšie a presnejšie.  

Štúdia bola publikovaná v časopise Small.

Zdroj+foto: sciencealert.com