Идею плавающих наноботов подсмотрели у рыб
Китайские и американские ученые создали железную «нанорыбу», которая плавает под действием внешнего магнитного поля. Устройство планируется применять в наноинженерии и медицине. Результаты работы опубликованы вжурнале Small.
Магнитный привод обширно употребляется в подвижных наноустройствах, потому, что разрешает с достаточной точностью руководить ими дистанционно без нарушения целостности живых тканей. К настоящему времени созданы подобные устройства, талантливые передвигаться по жёсткой поверхности илив жидкой среде. Существующие плавающие наноботы приводятся в перемещение магнитными спиралями, напоминающими жгутики бактерий, либо эластичным «хвостом» из магнитных наночастиц на полимерной базе.
Сотрудники Харбинского Калифорнийского университета и технологического института в Сан-Диего решили повысить эффективность плавающих магнитных наноботов, применяя принцип перемещения рыб. Благодаря сегментарной мускулатуре они совершают хвостовым плавником и гибким туловищем волнообразные перемещения, каковые напрямую преобразуются в тягу.
Ученые создали «нанорыб», складывающихся из золотых «хвоста» и «головы», между которыми находятся два подвижных магнитных сегмента из никеля. Все части устройства соединены между собой эластичными шарнирами из пористого серебра. Такую конструкцию изготовили электроосаждением на алюминиевых нанопорах.
Устройство имеет длину 4,8 микрометра и диаметр 200 нанометров.
Под действием внешнего переменного магнитного поля «нанорыба» совершает периодические волнообразные перемещения «хвостом» и «туловищем». Они снабжают ей скорость более 30 микрометров в секунду. Наряду с этим за один цикл перемещения устройство продвигается на расстояние в 0,6 собственной длины, что существенно действеннее работы вторых магнитных наноботов.
Перемещения рыбы и нанобота; производство, принцип действия и внешний вид «нанорыбы». Tianlong Li et al., Small, 2016
Как пишут исследователи, их разработка может применяеться в наноинженерии (для сборок и различных манипуляций) и медицине (для действия на отдельные клетки, проведения микрохирургических операций либо целенаправленной доставки лекарств к месту действия). Но для медицинского применения нужно отыскать метод удаления «нанорыб» из организма по окончании завершения работы, потому, что в этом виде устройства не разлагаются в живых тканях.
Научные коллективы не только черпают идеи для наноустройству биологических объектов, но и применяют их самих в качестве необычных наноботов. Так, для прицельной доставки лекарств предлагали применять бактерии, чувствительные к уровню кислорода и магнитному полю, и модифицированные диатомовые водоросли.
Сравнительно не так давно несколько израильских ученых представила нанороботов из ДНК-оригами, каковые способны не только целенаправленно доставлять препарат, но и высвобождать его по потребности силой мысли. Ранее германские исследователи улучшили подвижность сперматозоидов спиральными наноботами.
Создатель: Олег Лищук