Маленькие модели тоже хороши, или Сказ о нанотехнологиях

Если вы устали меряться размерами своих 3D-печатных моделей, то эта статья для вас. Дело в том, что не все смотрят на печать огромных объектов, как нечто положительное. Бывает и так, что требуются поистине микроскопические изделия, да еще и со встроенной функциональностью. А на помощь нанотехнологиям приходит 3D-печать! Не так давно художник Джонти Гурвиц напечатал коллекцию моделей размером с… толщину волоса? Нет, меньше. Размером со сперматозоид! Искусство искусством, а ведь модели такого масштаба вполне могут быть полезны и на практике. Пока Гурвиц работает над подковами для блох, исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха занялись разработкой микроскопических роботов, способных передвигаться внутри пациента так, как повелят господа в белых халатах.

До сих пор, создание микроскопических медицинских аппаратов упиралось в сложности с управлением, вызываемые необычными формами самих устройств. Главный исследователь проекта Кристиан Питерс объясняет: «Ранее, такие элементы отличались неприятной склонностью к вилянию при перемещении. Кроме того, их эффективность была достаточно низка из-за далеко не идеальных магнитных характеристик. Теперь же мы разработали материал и технологию изготовления, позволяющие точно настраивать магнитные характеристики объекта вне зависимости от его геометрической формы».Технология ученых из ETH аналогична той, что применяется Гурвицом (пример работы художника показан на иллюстрации выше) – двухфотонная полимеризация. Основное отличие лежит в используемых материалах. Команда использовала фотополимерную биосовместимую смолу для производства устройств, которые не отторгались бы человеческим организмом. Управление же осуществляется с помощью магнитных полей и за счет использования в конструкции магнитных наночастиц. Магнитные характеристики микророботов устанавливаются еще на стадии печати. Результатом всех этих ухищрений стали 3D-печатные микроскопические актуаторы спиральной формы, способные передвигаться в жидкостях за счет направленного воздействия магнитных полей.Изготовляемые устройства имеют длину около 60 и диаметр в 9 микрон. Объекты намагничены вдоль продольной оси, что позволяет исследователям контролировать роботов с высокой степенью точности. Кроме того, новые образцы способны передвигаться со скоростью в четыре раза выше, чем у предшественников, без произвольных отклонений от траектории. Ради полноценного исследования команда опробовала печать различных форм, включая спирали, скрученные ленты и прочая. Что же касается практического применения, то актуаторы могут быть покрыты всевозможными препаратами для целенаправленной доставки оных к определенным органам c высокой точностью. Эксперименты с разными формами направлены в первую очередь на увеличение внешней площади актуаторов и, как следствие, увеличение массы переносимого препарата. Таким образом, преследуется повышенная эффективность отдельных роботов. Работоспособность этой концепции уже была продемонстрирована на практике за счет нанесения на поверхность актуаторов человеческих антител.

О полном потенциале этой разработки можно будет судить через несколько лет, когда мы все сможем сделать инъекцию микророботами, делающими нас умнее, и выговорить название полного доклада, опубликованного швейцарскими исследователями: «Суперпарамагнитные актуаторы искривляющегося типа с формонезависимыми магнитными характеристиками и поверхностной функционализацией, предназначенные для применения в продвинутых биомедицинских процедурах».