Syntetyczne rzęski

fot. pixabay

Pantofelek i niektóre inne drobnoustroje poruszają się w płynach dzięki włoskowatym wyrostkom zwanym rzęskami. Naukowcy opracowali właśnie nowy typ tych syntetycznych narządów, które mogą znaleźć zastosowanie, m.in. w budowie mikrorobotów.

Rzęski wystają z ciała mikroorganizmu, pozwalając mu poruszać się w płynnym środowisku dzięki przesuwaniu rzęsek do przodu i do tyłu. Nie robią one tego jednocześnie, lecz jedna po drugiej, dzięki czemu tworzą falę przemieszczającą się wzdłuż mikroba.

Naukowcom udało się dotychczas stworzyć sztuczne rzęski, jednak oparte o nie systemy zazwyczaj były zbyt skomplikowane mechaniczne i zbyt duże, aby można było je wykorzystać w ramach budowy małych urządzeń. Jednak zespół z holenderskiego Uniwersytetu Technologicznego w Eindhoven stworzył niedawno małego miękkiego robota, który wykorzystuje znacznie mniejszą - prostszą formę rzęsek.

Aby ją stworzyć, badacze połączyli ciekły polimer z cząsteczkami proszku karbonylowego żelaza, a następnie wlali tę mieszaninę do szeregu cylindrycznych otworów o szerokości 50 mikrometrów, które służyły jako formy dla odlewu rzęsek. Gdy polimer zaczął twardnieć, uzyskując gumowatą konsystencję, magnesy umieszczone pod formami powodowały, że cząsteczki żelaza układały się w inną strukturę w sąsiadujących ze sobą rzęskach, dzięki czemu każda z nich posiadała finalnie inne właściwości magnetyczne.

Wyposażony w nie robot o długości czterech milimetrów składa się z polimerowego korpusu z rzęskami wystającymi z jego jednej strony. Po ich zetknięciu się z roztworem wody i glikolu i przyłożeniu do robota wirującego pola magnetycznego, sztuczne kończyny falowały w przód i tył.

Kiedy został odwrócony w taki sposób, że rzęski znalazły się na dnie, ich ruch pozwolił urządzeniu poruszać się po płaskiej powierzchni. Według naukowców jest on w stanie wspiąć się na zbocze o nachyleniu 45 stopni i przenosić przedmioty przekraczające dziesięciokrotnie jego własny ciężar.

W ramach dalszego rozwoju technologia może znaleźć zastosowanie w aplikacjach, takich jak pompy układów mikroprzepływowych lub miękkie mikroboty wykorzystywane do dostarczania leków lub wykonywania innych zadań w ciałach potencjalnych pacjentów.

Badania opisano w artykule opublikowanym niedawno w czasopiśmie ACS Applied Materials & Interfaces. Poniżej można natomiast zobaczyć robota w akcji.

(rr)