В журнале Американского химического общества Applied Polymer Materials сообщается о создании мягкого биоразлагаемого магнитного миллиробота. Источник вдохновения инженеров — двигательные и хватательные техники насекомых.

Мягкие минироботы уже разрабатываются с прицелом на различные будущие биомедицинские применения. Это небольшие автономные устройства, способные питаться от внешнего источника, например от магнитного поля. Их устройство подразумевает способность передвигаться по всем неровностям нашего желудочно-кишечного тракта.

Когда-нибудь медицинский микроробот или наноробот сможет доставлять лекарства именно туда, где они необходимы в организме. Сейчас большинство микророботов создаются из неразлагаемых материалов, таких как силикон, и это значит, что их сложно будет применять в медицине — не необходимость удалять их хирургическим путём лишит метод преимущества малоинвазивности. Кроме того, существующие материалы не особенно гибкие и не позволяют значительно изменять свойства робота — и это значит, что у такого робота будет крайне ограниченная сфера применения.

Исследователи, представляющие в основном Гонконгский университет, поставили перед собой задачу создать микроробота из мягких биоразлагаемых материалов. Он должен уметь хватать, катиться и карабкаться, а затем, по выполнении работы, легко растворяться.

Для доказательства жизнеспособности концепции был создан микроробот из раствора желатина, смешанного с микрочастицами оксида железа. Когда материал попадает в зону действия постоянного магнита, микрочастицы в растворе выталкивают гель наружу, образуя насекомоподобные «ножки» вдоль линий магнитного поля. Затем гидрогель охлаждают, чтобы он стал более твёрдым. Последний шаг — пропитывание материала сульфатом аммония, что делает гидрогель ещё прочнее. Изменение воздействующих факторов — концентрации раствора сульфата аммония, толщины геля или силы магнитного поля — позволяют настроить свойства робота. Например, размещение гидрогеля дальше от магнита приводит к уменьшению толщины ног с одновременным их удлинением.

Поскольку микрочастицы оксида железа образуют магнитные цепочки внутри геля, перемещение магнита рядом с гидрогелем заставляет ноги сгибаться и производить хватательное движение. В ходе экспериментов материал захватывал напечатанный на 3D-принтере цилиндр и резиновую ленту и переносил их.

Кроме того, исследователи проверили способность микроробота доставлять лекарство, покрывая его раствором красителя, а затем прогоняя его через модель желудка. Оказавшись в пункте назначения, робот развернулся и выпустил краситель. Поскольку в производстве используется водорастворимый желатин, микроробот легко разлагается в воде за два дня, оставляя после себя только крошечные магнитные частицы.