luckyea77 (luckyea77) wrote,
luckyea77
luckyea77

Инженеры напечатали многофункциональных микроскопических роботов-рыбок



Наноинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали инновационную технологию 3D-печати, чтобы создать многоцелевых микророботов в форме рыбок. Устройства могут плавать в жидкостях, получать энергию химическим путём из перекиси водорода и контролироваться с помощью магнитов.

Группа американских исследователей во главе с Шаочэнь Чэнем (Shaochen Chen) и Джозефом Ваном (Joseph Wang) с факультета наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего надеется, что их концепция вдохновит другие группы учёных на создание нового поколения умных микророботов, которые смогут осуществлять детоксикацию, зондирование и направленную доставку лекарственных препаратов.

Метод, предложенный инженерами для печати многофункциональных микрорыбок отличается от других методов, традиционно используемых для создания микророботов с различными механизмами (например, микроструйными двигателями, микросвёрлами или микроракетами). Большая часть подобных устройств не способна выполнять сложные задачи из-за своей формы (как правило, сферической или цилиндрической), а также из-за того, что созданы они из однородных неорганических материалов.

Объединив технологии 3D-печати, разработанные Чэнем, и опыт Вана по созданию микророботов, команда создала микрорыбок, которые могут передвигаться при помещении в раствор, содержащий перекись водорода. Наноинженеры также добавили функциональные наночастицы в некоторые части тела микрорыбок: в хвостах они разместили наночастицы платины, которые вступают в реакцию с перекисью водорода и позволяют устройству двигаться вперёд, а в голове – наночастицы магнитного оксида железа, благодаря чему микророботами можно управлять с помощью магнитов.

Новый метод изготовления микрорыбок основан на быстрой технологии 3D-печати с высоким разрешением. Среди преимуществ технологии – скорость, масштабируемость, точность и гибкость. Так, исследователи могут напечатать массив из сотни микрорыбок (длина каждой – 120 мкм, а толщина – 30 мкм) всего за несколько секунд.

В процессе также не используются агрессивные химические вещества, а с конструкциями микророботов можно экспериментировать. Учёные уверены, что это позволит им и их последователям не ограничиваться только формой рыб – они смогут построить микророботов и в форме птиц.

Ключевым компонентом технологии печати столь миниатюрных и сложных устройств является чип с массивом из около двух миллионов микрозеркал. Каждое микрозеркало регулирует путь прохождения ультрафиолетового пучка в желаемой структуре, проецирует его на светочувствительный материал, который затвердевает под воздействием света. (Микрорыбки создаются с использованием одного слоя светочувствительных материалов.)

"Отчасти мы вдохновлялись природными микроскопическими пловцами, которые нередко имеют сложные геометрические формы, а толщина их не превышает толщину человеческого волоса, – рассказывает соавтор работы аспирант Вэй Чжу (Wei Zhu). – Мы можем легко интегрировать различные функции внутрь этих крошечных роботов-пловцов для их работы в самых разных областях".

Чтобы проверить, насколько хорошо миниатюрные рыбки справляются с задачей очистки жидкости, в которой плавают, исследователи добавили наночастицы в тело устройств. Они использовали наночастицы полидиацетилена, которые захватывают и нейтрализуют токсины, например, те, что содержатся в пчелином яде. Когда наночастицы полидиацетилена связываются с молекулами токсина, они становятся флуоресцентными и светятся красным цветом. По интенсивности свечения микрорыбок команда контролировала их способность к очистке жидкости от яда.

Исследователи заметили, что высокая скорость передвижения микроскопических устройств играет им на руку: чем быстрее они плавают в растворе, тем быстрее он очищаются от токсинов.

В дальнейшем американские учёные планируют изучить возможность ведрения лекарственных препаратов внутрь микрорыбок – это позволит использовать маленьких ботов для направленной доставки медикаментов.

Tags: 3D-принтер
Subscribe

Posts from This Journal “3D-принтер” Tag

promo luckyea77 june 21, 2015 20:04 29
Buy for 10 tokens
В этой записи я буду давать ссылки на посты с лекциями и уроками в этом блоге: Учебные материалы и тесты: 11 ресурсов для бесплатного образования Проект "Лучшие кадры лучшей страны" Онлайн-курсы по высоким технологиям и инновациям Дистанционное образование в России (среднее профессиональное…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 0 comments