Roje miliónov mikro robotov môžu úplne zmeniť medicínu

Schopnosť niektorých živočíchov pracovať spoločne v roji, čo je reálne správanie niektorých mravcov, umožňuje dosiahnuť neuveriteľné výkony, ktoré sú väčšie ako súčet jeho jednotlivých častí. Inžinieri už roky pracujú na vytvorení robotov s rovnakými schopnosťami kooperatívneho správania. Do istej miery boli aj úspešní. No zatiaľ čo v prípade robotov s makrorozmermi sa podarilo dosiahnúť fungovanie v roji, pri menších strojoch narážali na problémy. Pritom práve mikro- alebo nanoroboty zvládnu menej práce a najviac by im prospela spolupráca.

Teraz vedci z univerzity Hokaido spolu s kolegami z univerzít Kjúšu, Columbia, Kansai a Nagoja vyvinuli prvé roje mikrorobotov na svete. Ich výsledky boli uverejnené v časopise Science Robotics. Tím skonštruoval 5 miliónov molekulárnych strojov zložených z mikrotubulov, hlavnej zložky eukaryotických cytoskeletov, a DNA. Na to, aby ich molekulárne stroje prepravovali náklad, využili biologické procesy, najmä motorické proteíny kinezíny.

Kinezínové motorické proteíny používajú bunky na transport molekúl pozdĺž mikrotubulov. Zatiaľ čo motorické proteíny zvyčajne vozia biologický náklad, vedci použili svoje molekulárne stroje na prenášanie malých guľôčok z polystyrénu, ktoré mali priemer niekoľko mikrometrov. Počas experimentov dokázali jednotlivé molekulárne stroje premiestňovať guľôčky s priemerom do 3 mikrometrov. Guľôčky boli ošetrené azobenzénom, ktorý silne reaguje so svetlom. Po tom, čo guľôčky vstúpili do interakcie s viditeľným svetlom, naložili sa na motorické proteíny. Vystavenie UV svetlu ich uvoľnilo.

Podobný postup sa použil na to, aby stroje začali vytvárať roje. Ich DNA bola takisto skombinovaná s azobenzénom, ktorý v prítomnosti viditeľného svetla spôsobil zmeny v štruktúre DNA. Keď sa na ne zasvietilo, DNA vytvorila dvojité vlákna a strojčeky začali tvoriť roje. Rovnako ako pri nakladaní guľôčok vystavenie UV svetlu tento proces zvrátilo. Keď molekulárne stroje tvorili roje, ich schopnosť prepravovať náklad sa desaťnásobne zvýšila, čo im umožnilo premiestňovať guľôčky s priemerom až 30 mikrometrov.

Okrem prenášania väčšieho nákladu boli stroje až päťkrát efektívnejšie z hľadiska rýchlosti a objemu v porovnaní s tými, ktoré pracovali samostatne. Rojové správanie má veľa potenciálnych aplikácií vo svete veľmi malých vecí, pretože umožňuje skupinám strojov zaujať nové tvary a pohybovať sa v meniacom sa prostredí vnútri tela aj v širšom svete. Vedci očakávajú, že tento druh kooperatívnych molekulárnych strojov by sa mohol použiť na dodávanie liekov v tele pacientov, pričom by dopravovali liečivé zlúčeniny na požadované miesta. Mohli by sa použiť aj na zber znečisťujúcich látok v životnom prostredí.

Zdroj: syfy.com.