Мягкие микророботы со сверхподатливыми пико-силовыми пружинами в качестве бортовых датчиков и приводов

Исследователи из Технологического университета Хемница, Шэньчжэньского института передовых технологий Китайской академии наук и Института Лейбница IFW в Дрездене продемонстрировали, что управляемые пружины можно интегрировать в произвольно выбранные места внутри мягких трёхмерных структур. Для этого использовалась конфокальная фотолитографическая сборка с наноразмерной точностью нового магнитоактивного материала в форме фоторезиста, пропитанного настраиваемой плотностью магнитных наночастиц.

Эти «пикопружины» обладают исключительно высокой и настраиваемой податливостью и могут управляться дистанционно с помощью магнитных полей (даже глубоко в теле человека). Это позволяет осуществлять шарнирное движение в микророботах и манипуляции, значительно превосходящие современный уровень.

Кроме того, визуальное наблюдение за растяжением пикопружин можно использовать для измерения сил, например, силы тяги или захвата, при взаимодействии с другими объектами, такими как клетки. Например, эти пружины уже применялись для измерения силы локомоции сперматозоидов.

В публикации в Nature Nanotechnology возможности технологии демонстрируются на примере нескольких микроботов (включая микропингвина), содержащих пикопружины в нескольких местах. Эти устройства могут выполнять задачи на клеточном уровне: самостоятельно передвигаться, захватывать и высвобождать клетки, а также измерять ничтожно малые силы, необходимые для безопасного выполнения этих действий.

Ключевые цитаты:

• Др. Хайфэн Юй: «Программируемая эластичность в микрометровом масштабе предлагает выполнимую стратегию для создания 3D-устройств и тонко структурированных «микрохирургов», способных выполнять сложные медицинские задачи».
• Др. Мариана Медина-Санчес: «Эти микромашины на основе пикопружин с программируемой эластичностью и магнетизмом, созданные методом монолитного производства, открывают многочисленные возможности для локального измерения силы и приведения в действие в средах с низким числом Рейнольдса».
• Проф. Оливер Шмидт: «Дистанционно управляемые микроустройства с использованием магнитных полей представляют собой особенно перспективную технологию для неинвазивных медицинских применений — и теперь это распространяется на механические механизмы внутри этих удалённых микроустройств».