Ученые из Университета Колорадо в Боулдере придумали, как создавать микрочастицы, которые ведут себя как крошечные роботы. Их можно использовать в медицине и экологии.

Метод описан в журнале Nature Communications. Суть в том, что частицы печатают на 3D-принтере высокой точности (этот способ называют двухфотонной литографией), а затем покрывают тонким слоем металла — золота, платины или кобальта. Для этого используют микротрафарет, который печатают вместе с частицей. Потом трафарет снимают, а на поверхности остается металлическое покрытие.

Двухфотонная литография — метод 3D-печати, где лазер фокусируется в одной точке жидкого полимера, затвердевающего только в этом месте. Позволяет создавать объекты с детализацией до нанометров.

Частицы не видны глазу, но их можно делать любой формы. Металлические участки на них — всего 0,2 микрона, тоньше человеческого волоса в 500 раз. Именно эти участки определяют, как частицы будут двигаться под действием электрического или магнитного поля, а также химических градиентов.

Форма металлических участков задает направление движения, — объясняет Уайатт Шилдс, один из авторов работы. — Раньше у нас не было таких точных методов контроля.

Такие частицы могут, например, улучшить доставку лекарств в организме или помочь очистить загрязненную среду.

В исследовании участвовали аспирантка Кендра Крайенбринк и двое студентов: Зои Круз (химическая и биологическая инженерия + компьютерные науки) и Алиша Кумари (биомедицинская инженерия).

Эта работа показывает, что даже студенты могут вносить вклад в науку, если их вовлекать в исследования с самого начала, — говорит Шилдс.

Исследование открывает две ключевые возможности:

• Точная доставка лекарств — частицы смогут проникать в труднодоступные участки органов, повышая эффективность терапии.
• Очистка окружающей среды — их можно запрограммировать на сбор токсинов или микропластика в воде и почве.

Пока это лабораторные эксперименты, но если технологию масштабируют, она может изменить подход к лечению и экологическому мониторингу.

Главный вопрос — масштабируемость. Метод требует дорогого оборудования (двухфотонная литография) и сложен в воспроизведении. Кроме того, неясно, как частицы будут вести себя в реальных условиях — например, в кровотоке или загрязненной воде.

Ранее мы разбирались, как бионика и робототехника меняют наш мир.