Ідею плаваючих наноботів підглянули у риб

Китайські та американські вчені розробили металеву «нанорибу», яка плаває під дією зовнішнього магнітного поля. Пристрій планується використовувати в наноінженерії та медицині. Результати роботи опубліковані в журналі.

Магнітний привід широко використовується в рухомих наноустроях, оскільки дозволяє з достатньою точністю керувати ними дистанційно без порушення цілісності живих тканин. До теперішнього часу створені подібні пристрої, здатні пересуватися по твердій поверхні або в рідкому середовищі. Існуючі плаваючі наноботи приводяться в рух магнітними спіралями, що нагадують джгутики бактерій, або гнучким «хвостом» з магнітних наночастинок на полімерній основі.

Співробітники Харбінського технологічного інституту і Каліфорнійського університету в Сан-Дієго вирішили підвищити ефективність плаваючих магнітних наноботів, використовуючи принцип руху риб. Завдяки сегментарній мускулатурі вони здійснюють гнучким тулубом і хвостовим плавником хвилеподібні рухи, які безпосередньо перетворюються в тягу.

Вчені створили «нанориб», що складаються із золотих «голови» і «хвоста», між якими знаходяться два рухомих магнітних сегмента з нікелю. Всі частини пристрою з'єднані один з одним гнучкими шарнірами з пористого срібла. Таку конструкцію виготовили електроосадженням на алюмінієвих нанопорах. Пристрій має довжину 4,8 мікрометра і діаметр 200 нанометрів.

Під дією зовнішнього змінного магнітного поля «нанориба» здійснює періодичні хвилеподібні рухи «тулубом» і «хвостом». Вони забезпечують їй швидкість понад 30 мікрометрів на секунду. При цьому за один цикл руху пристрій просувається на відстань в 0,6 власної довжини, що значно ефективніше роботи інших магнітних наноботів.

Як пишуть дослідники, їх розробка може знайти застосування в наноінженерії (для різних маніпуляцій і збірок) і медицині (для впливу на окремі клітини, проведення мікрохірургічних операцій або цілеспрямованої доставки ліків до місця дії). Однак для медичного застосування необхідно знайти спосіб видалення «нанориб» з організму після закінчення роботи, оскільки в нинішньому вигляді пристрої не розкладаються в живих тканинах.

Наукові колективи не тільки черпають ідеї для наноустроїв у біологічних об'єктів, а й використовують їх самих в якості своєрідних наноботів. Так, для прицільної доставки ліків пропонували використовувати бактерії, чутливі до магнітного поля і рівня кисню, а також модифіковані діатомові водорості. Нещодавно група ізраїльських вчених представила нанороботів з ДНК-орігамі, які здатні не тільки цілеспрямовано доставляти препарат, але і вивільняти його за потребою силою думки. Раніше німецькі дослідники поліпшили рухливість сперматозоїдів спіральними наноботами.