Світлові нанороботи навчилися полювати на бактерії та переносити їх у потрібне місце
Дослідники Вюрцбурзького університету створили мікроскопічні роботи, здатні пересуватися у водному середовищі під дією світла, знаходити бактерії та збирати їх у заданій точці. Розміри пристроїв менші за мікрометр, тому вони працюють у масштабі самих мікроорганізмів.
Рушійна сила виникає завдяки імпульсу фотонів. Світло не лише освітлює об’єкт, а й передає йому дуже малий, але реальний механічний імпульс. У макросвіті він майже непомітний, проте на наномасштабі його достатньо для керування рухом.
Робот без моторчика
Звичайний робот має двигуни, батарею та електроніку. На рівні сотень нанометрів така схема неможлива. Тому команда максимально спростила конструкцію й використала оптичні сили як зовнішній «двигун».
Форма та матеріали частинки підібрані так, щоб світло створювало керований рух. Змінюючи напрямок освітлення, дослідники можуть спрямовувати наноробота крізь рідину.
Найцікавіший експеримент полягав у взаємодії з живими бактеріями. Нанороботи могли наближатися до клітин, захоплювати їх і переносити в іншу ділянку. Це дозволило авторам назвати систему своєрідним мікроскопічним прибиральником.
Що можна робити з такими системами
Одне з можливих застосувань — мікрофлюїдні лабораторії, де потрібно сортувати або концентрувати окремі клітини в дуже малих об’ємах. Оптичні роботи можуть працювати без складних механічних каналів і насосів.
У перспективі їх можна використовувати для дослідження взаємодії бактерій, формування біоплівок або доставки окремих мікрооб’єктів до сенсорів. Але до медичного застосування ще далеко: в організмі світло сильно розсіюється, а керування в складній тканині набагато важче, ніж у лабораторній рідині.
Відкриття показує інший шлях розвитку робототехніки. На наномасштабі машина не обов’язково має копіювати механічного робота. Її функції можуть виникати з правильно організованої взаємодії матеріалу, світла та навколишнього середовища.
Для мікробіології це ще й спосіб працювати з окремими клітинами без грубого механічного контакту. У звичайній пробірці мільйони бактерій поводяться як маса, тоді як світлокерований наноробот дозволяє маніпулювати одиничними об’єктами. Це може зробити експерименти з рідкісними клітинами точнішими й допомогти досліджувати поведінку мікроорганізмів на рівні, який раніше вимагав складного обладнання.
