Nature Nanotechnology: Созданы новые пикопружины для биомедицинских нужд

Исследователи из Хемница, Дрездена и Шэньчжэня в статье в престижном журнале Nature Nanotechnology описывают, как крошечные магнитные пружины могут значительно продвинуть медицинские решения.

Эти пикопружины обладают удивительно большой и настраиваемой податливостью и могут управляться дистанционно с помощью магнитных полей (даже в глубине человеческого тела), что позволяет создавать шарнирные движения в микророботах, а также микроманипуляции, значительно превосходящие уровень техники.

Кроме того, удлинение пикопружин можно использовать для визуального измерения силы, например, силы тяги или захвата, при взаимодействии с другими объектами, такими как клетки. Например, эти пикопружины использовались для измерения силы локомоторного движения сперматозоидов. В публикации показаны эти возможности на примере нескольких микророботов (включая микропингвина), содержащих пикопружины в разных местах, которые могут выполнять эти задачи на клеточном уровне: двигаться, захватывать и отпускать клетки и измерять мельчайшие силы, необходимые для безопасного выполнения этих действий.

Доктор Хайфенг Ю, первый автор исследования и руководитель группы в Китайской академии наук в Шэньчжэне (Китай), говорит:

Программируемая эластичность в микрометровом масштабе предлагает реальную стратегию для производства 3D-устройств и тонко структурированных «микрохирургов», способных выполнять сложные медицинские задачи.

Доктор Мариана Медина-Санчес, руководитель группы в Лейбницком IFW и BCUBE-TU Dresden, соавтор и соруководитель этой работы, добавляет:

Эти микромашины на основе пикопружин с программируемой упругостью и магнетизмом, созданные путем монолитного производства, открывают широкие возможности для локализованного определения силы и приведения в действие в средах с низким числом Рейнольдса. Такая универсальность подчеркивает их значимость в широком спектре биомедицинских приложений.

Профессор Оливер Шмидт, который является последним автором статьи и руководил этой работой, считает, что это еще один важный шаг на пути к созданию готовой к жизни мягкой и умной модульной микроробототехники.

Дистанционно управляемые микроустройства с использованием магнитных полей представляют собой особенно перспективную технологию для неинвазивных медицинских приложений, а теперь это распространяется и на механические механизмы внутри этих дистанционных микроустройств, — говорит Шмидт.

«Возможность встроить пружины также добавит новый инструмент к растущему потенциалу в области микроэлектронного морфогенеза и искусственной жизни», — заключает профессор Джон Маккаскилл, соавтор исследования, член исследовательского центра MAIN и директор-основатель Европейского центра живых технологий.

04.01.2024