Микророботы, напечатанные на 3D-принтере, обещают доставку лекарств

Исследователи Технологического института Джорджии показали, что роботы размером с пылинку способны к точному двунаправленному управлению. Используя энергию магнитного поля, создаваемого одной электромагнитной катушкой, мобильные микророботы являются самыми маленькими в своем роде.

«Существуют микророботы-пловцы, которые передвигаются в жидкости с аналогичными размерами, но это самые маленькие «ходячие» роботы, которые передвигаются по твердой поверхности», — сказал Азаде Ансари, доцент Технологического института электротехники и вычислительной техники Джорджии, занимающийся ранними карьерами семьи Саттерфилд. .

Исследование Технологического института Джорджии было недавно опубликовано в журнале Journal of Micro-Bio Robotics. В настоящее время большинство систем микроботов с магнитным приводом полагаются на добавление нескольких электромагнитов для обеспечения полного контроля, что приводит к более высокому энергопотреблению и менее гибким настройкам. По словам Ансари, возможность продемонстрировать, что установки с одной катушкой достаточно для точного управления двунаправленным движением, является серьезным препятствием для преодоления. Благодаря тому, что с микроботами стало намного проще работать, команда смогла продемонстрировать возможности микроманипуляций.

«С тем, что мы показали, мы уже можем думать о применении микроботов в лабораторных условиях», — сказал Ансари. «У вас могут быть сотни роботов на одном субстрате, работающие подобно муравьям в колонии».

Весной 2019 года команда Ансари продемонстрировала более крупные (два миллиметра в длину) «роботы с микрощетиной», которые могли двигаться, используя вибрации. Вибрации больше не нужны для перемещения микроботов из-за их обновленного «качающегося» дизайна — отсюда и роботы-микро-качели. Новый дизайн позволяет ботам двигаться, выполняя скачкообразное движение с неплоским магнитным полем.

Движение прерывистого скольжения в основном относится к двум состояниям робота; один, когда робот находится в закрепленном / неподвижном положении на поверхности, а другой, когда робот слегка «скользит» в одном направлении и достигает чистого движения, согласно доктору философии. студент Тони Ван. Когда магнитное поле включено, робот сначала поднимается, а затем падает. Это движение обеспечивает достаточную кинетическую энергию, чтобы позволить роботу двигаться.

Столь же важный, как и конструкция коромысла, документ демонстрирует новое использование смещения формы волны для смещения направления траектории робота. Знак смещения магнитного поля (положительный или отрицательный), а также угол наклона коромысла к поверхности определяют направление движения микроботов. В сочетании конструкция коромысла и магнитное смещение делают микроботов способными к хорошо контролируемому и, что важно, выборочному движению. Ускорение и замедление роботов-микророкеров можно дополнительно контролировать, изменяя частоту магнитного поля.

Микророботы длиной 100 микрометров были напечатаны на стеклянной подложке с помощью двухфотонной литографии, а затем на них была нанесена тонкая никелевая пленка, которая действует как полужесткий магнит в ответ на внешние магнитные поля. Для многих лабораторных применений роботы могут быть напечатаны непосредственно на подложке, которая будет помещена под микроскоп, но их также можно напечатать и транспортировать с помощью микропипетки.

«Есть много областей, в которых микророботы могут быть применены в рамках текущего 2D-процесса под микроскопом, который мы установили до сих пор», — сказал Ансари. «Но есть также будущее, когда их можно будет вводить в живые организмы для доставки лекарств или лечения травм».

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Джорджией Пармели, Технологическим институтом Джорджии по адресу Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.; 404-281-7818.