Сайт для врачей и фармацевтов
Карта сайта Сделать стартовой Добавить в избранное
Loading
Медицинский информационный портал
Системы удаленного осмотра: как сэкономить на обязательных медосмотрах?

Удаленный осмотр — это процедура, позволяющая определить готовность сотрудника к выходу на рейс/смену без личного присутствия медицинского специалиста. Она реализуется с помо..


Что такое тонометр на запястье и кому он показан

Чем полезен тонометр на запястье? Артериальное давление – жизненный показатель, который крайне важно контролировать. Данная величина показывает, какую силу кровь, выталкиваем..


Прием антипсихотиков повышает риск смерти у несовершеннолетних

Исследователи разбили пациентов на три группы – дети и взрослые, получавшие терапию антидепрессантами и психостимуляторами; дети и юные взрослые, получавшие терапию пониженны..


Медики раскрыли, как диагностировать рак почек

Это позволяет сделать стандартный анализ крови, заключили авторы проекта...


Нормы здорового артериального давления изменились

Заявление о новом нормативе в отношении показателей артериального давления прозвучало на ежегодной кардиологической конференции в Мюнхене, а сами нормы опубликовал на своих страниц..


Кабмін підтримав скасування дозволів на цілительство

Проект закону ініціювало Міністерство охорони здоров'я на початку січня 2018 року..


Ученые предлагают учитывать поведение людей в анализе распространения эпидемий

Ученые из Университета Ватерлоо предлагают использовать математические модели для анализа распространения инфекционных заболеваний. Об этом пишет «EurekAl..


Спиральный робот перенял у бактерий стиль плавания Спиральный робот перенял у бактерий стиль плавания

Спиральный робот перенял у бактерий стиль плавания

Если одни бактерии заражают человека, стоит попробовать снарядить на борьбу с болезнями другие микроорганизмы. Но пока генетические эксперименты в этой области не дают яркого результата, может, лучше взять, да и построить искусственные бактерии, которые будут выполнять "поручения" медиков? Неизвестно, какой подход выглядит более фантастичным, но управляемые роботы размером с микробов уже созданы и совершают свои первые заплывы в чашках Петри.

Целый ряд бактерий, таких как широко известная кишечная палочка (E. coli), ловко перемещаются в окружающей среде при помощи длинных жгутиков, завитых словно пружинки. Жгутики эти вращаются с очень высокой скоростью в ту или иную сторону, заставляя микроорганизм плыть вперёд и совершать кувырки да повороты.

Учёные не один раз с восторгом поглядывали на этот природный механизм, мечтая воспроизвести его в искусственной системе. Исследователи из самых разных институтов давно высказывали здравую мысль, что такие "хвостики" могут стать прекрасными движителями для медицинских микроботов, запускаемых в тело пациента. Но первой впечатляющего успеха на этом поприще добилась группа под руководством профессора Брэдли Нельсона (Bradley Nelson) из швейцарского федерального технологического института (ETH Zurich).

Недавно Брэдли и его коллеги первыми сумели построить "Искусственный бактериальный жгутик" (Artificial Bacterial Flagella — ABF) — образование микрометровых размеров. Да ещё прикрепили его к "голове" — аналогу бактерии. Создав несколько таких изделий, названных "Спиральными плавающими микророботами" (Helical Swimming Microrobot), экспериментаторы пустили их в жидкость, воспроизводя ситуацию, когда подобным устройствам потребуется перемещаться не хаотично, но в определённом направлении, задаваемом человеком.

ABF насчитывают в длину от 25 до 75 микрометров, что лишь немногим больше, чем длина настоящих жгутиков у бактерий (5-25 мкм). Представляют собой эти искусственные "хвостики" свитые в спирали плоские ленточки. Толщина лент равна 27-42 нанометрам, ширина — менее 2 микрометров, а диаметр спирали — около 3 мкм.

Голова робота состоит из трёх тонких слоёв: хром, никель и золото. Именно никель, как магнитный материал, отвечает за вращение всего "конструктора". Учёные прикладывают к микроботам магнитные поля, а они заставляют вращаться и поворачиваться головки роботов — вот те и плывут.

Кстати, Нельсон известен нам по созданию хирургического микробота — устройства, похожего на миниатюрную стрелку компаса, управляемую внешним магнитным полем.

Но в новом проекте есть существенные отличия. В первом случае (как и в целом ряде сходных экспериментов, проводимых в других университетах и институтах) крошечные "зонды" напрямую подталкиваются в нужную сторону внешним полем. Исследователи полагают, что такие "микромагниты" можно при помощи электромагнитов внешних довести до нужной точки в теле, чтобы там они могли выполнить свою задачу. К примеру, воздействовать на опухоль или атеросклеротические наросты в сосуде.

А вот ABF, полагают швейцарцы, позволяет управлять движением робота-бактерии куда более точно. Ведь тут внешнее поле лишь приводит в движение "хвост", а он уже толкает всего робота.

Команда Брэдли разработала специальное программное обеспечение, позволяющее создавать при помощи нескольких катушек вращающиеся поля сложной конфигурации. Так, по командам человека ABF может двигаться вперёд и назад, вверх и вниз, а также вращаться во всех направлениях.

Максимальная скорость движения ABF составила 20 микрометров в секунду, но авторы работы уверены, что вскоре её можно будет увеличить до 100. Для сравнения — E. coli разгоняется до 30 мкм/с.

Но как удалось создать такие тонкие спирали?

Для этого экспериментаторы методом осаждения пара последовательно наносят на подложку два или три ультратонких слоя из смеси индия, галлия, мышьяка и хрома в той или иной пропорции и последовательности (тут есть варианты).

При помощи нескольких чередующихся фаз фотолитографии и травления создаётся заготовка узкой ленты, которая сама завивается в спираль, как только её отделяют от подложки. За свёртывание отвечают межатомные связи: в разных слоях образуются неодинаковые молекулярные решётки, объясняют учёные.

В зависимости от толщины слоёв и их состава меняются параметры ABF. Нельсон поясняет: "Мы можем определить не только размер спирали, но даже направление скручивания ленты, которая её образует".

(Детали своего достижения Нельсон и соавторы изложили в статье в Applied Physics Letters.)

Создатели плавающих микророботов полагают, что в будущем такие устройства смогут точечно поставлять лекарства к очагам поражения внутри человека. При этом такой способ выгодно отличается от прямого перетягивания каких-либо капсул магнитом. Ведь для движения ABF необходимо приложить очень слабое, совершенно безопасное поле (1-2 миллитесла).

Можно, конечно, заставить перевозить полезный груз и живые клетки (мы видели такие эксперименты — простой и более сложный), но тут придётся полагаться на их собственные "соображения", куда нужно двигаться.

Другие высокотехнологичные варианты вроде нанокапсул и нанобиозондов отличаются тем, что за доставку к цели там отвечают специфические наночастицы или молекулярные комплексы, своего рода "ключи", узнающие "замки" на поверхности целевых клеток. Helical Swimming Microrobot не требуется такой "интеллект", а гарантией попадания в яблочко будет умение управляющей магнитами программы.

Правда, Нельсон говорит: "Для применения новинки в организме человека в первую очередь нужно научиться направлять ABF очень точно, отслеживая их маршрут без оптического мониторинга, а также необходимо гарантировать их локализацию на всё время".

Для реализации такой цели авторы проекта намерены ещё уменьшить размер своих роботов и повысить их скорость движения, равно как поработать над управляющей системой. Нельсон уверен – спирали ABF найдут применение и в медицине, и в фундаментальных исследованиях.

Создатели Helical Swimming Microrobot радуются, что их боты так похожи на бактерии. Учёным не потребовались миллиарды лет, чтобы придумать прекрасный способ перемещения микрометровых объектов в жидкой среде — за исследователей это сделала Природа.

membrana.ru


Оценка статьи: 2.7
  плохо234  5 хорошо


 Новости

« Октябрь ´24 »
ПВСЧПСВ
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031
07


Партнеры




Vox populi - vox dei

Хотите ли Вы принимать участие в коротких интернет-опросах на медицинскую тематику?

Да
Нет


Результаты предыдущих голосований

В каком виде Вы предпочитаете читать книги по медицине?

 Только бумажные издания - 35 [12%]

 Предпочитаю бумажные, но согласен и в электронном виде - 94 [33%]

 Мне все-равно электронные или бумажные, лишь бы полезные - 101 [36%]

 Предпочитаю электронные, потому, что они дешевле бумажных аналогов - 51 [18%]


Всего голосов: 282



Medicus Amicus - это медицинский сайт, фотосайт, психологический сайт,
сайт постоянного медицинского образования, медицинская газета и даже медицинский журнал.
Все замечания и пожелания присылайте используя форму обратной связи
Все права защищены и охраняются законом.
© 2002 - 2024 Rights Management
Автоматизированное извлечение информации сайта запрещено.
Подробности об использовании информации, представленной на сайте
в разделе "Правила использования информации"