Напечатанная микроракета промчалась по кровеносному сосуду
Биоинженеры напечатали микроракету с тремя соплами, которая за счет термофореза поставила новый рекорд в скорости передвижении среди микророботов — 2,8 миллиметра в секунду. С помощью фотоакустической микроскопии ученые смогли наблюдать движение микроракеты через модельный резиновый сосуд с кровью и ткани мышиного уха. Статья опубликована в журнале Light: Science & Applications.
Ученые уже какое-то время экспериментируют с микророботами для лечения in vivo. Наиболее удобный путь доставки таких роботов к органам — через кровеносные сосуды, так как кровеносная система проходит через весь человеческий организм. На сегодняшний момент микророботы используются для точечной доставки лекарств и лечения опухолей преимущественно в желудке, кишечном тракте и подкожной ткани. При разработке таких роботов ученые сталкиваются в первую очередь с неэффективностью движения и малой разрешающей способностью средств детектирования, которые не позволяли определять отдельного робота с размерами менее ста микрометров.
Кровь — вязкая и быстротекущая среда, что значительно осложняет работу микроробота внутри организма. Из существующих микророботов на различных движущих силах достаточной скорости достигли лишь микророботы на химическом движении, но токсичные реагенты не позволяют использовать это в кровеносных сосудах. Распространенные магнитные микророботы превосходны в безопасности использования и контроле управления, но малая скорость не позволяет использовать их даже в сосудах с самым медленным током крови. Более высокой скоростью среди неразрушающих и нетоксичных методов обладают микророботы, двигающиеся за счет света. Основной принцип работы таких микророботов заключен в асимметрии их фигуры, из-за которой при облучении светом разные части микроробота нагреваются по-разному и возникает явление термофореза — тело перемещается из горячей зоны в более холодную.
За движением отдельного микроробота в кровеносных сосудах необходимо следить с высокой точностью, чего не позволяют достичь современные методы (компьютерная и магнитно-резонансная томография, рентгеновское, флуоресцентное и ультразвуковое картирование). Но недавно ученые разработали метод фотоакустической томографии и успешно применили его в наблюдении за микрокапсулами, наполненными сферическими микроботами.