Инженеры из Массачусетского технологического института (США) совместно с коллегами из Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) разработали новый тип мягкого магнитного гидрогеля. Из него можно создавать сложные трехмерные структуры с магнитной активацией. Новый гель может стать основой для мягких микроскопических магнитореактивных роботов, которые будут использовать в медицине, например для высвобождения лекарств или взятия биопсии.
В том, чтобы заставлять предметы двигаться с помощью магнитов, нет ничего нового, по крайней мере, на макроуровне. А на микроуровне ученые создали множество магнитных «микроплавателей» — компонентов размером меньше миллиметра, которыми можно управлять дистанционно с помощью магнита, чтобы они могли протиснуться в узкие отверстия. По большей части эти конструкции работают за счет смешивания магнитных частиц с полимером для 3D-печати, что позволяет притягивать весь «плаватель» к внешнему магниту.
В отличие от существующей технологии новый материал позволяет создавать еще более сложные и деформируемые структуры с микронной точностью. Благодаря этим свойствам магнитный микроробот сможет перемещать отдельные элементы и выполнять более сложные маневры.
Теперь мы можем создавать мягкую, сложную трехмерную архитектуру с компонентами, которые могут двигаться и деформироваться сложным образом в рамках одной и той же микроскопической структуры. Для мягкой микроскопической робототехники или материалов, реагирующих на внешние раздражители, это может стать революционной технологией.
В качестве демонстрации команда изготовила из полимерного геля миллиметровые конструкции из палочек и шариков, в которые добавила неравное количество магнитных частиц, чтобы придать им разную степень намагниченности. Под микроскопом они увидели, что, если поднести обычный магнит к этим структурам, шарики в разной степени притягивались к магниту, напоминая хватающие пальцы.
Ученые также создали «бистабильный» переключатель, реагирующий на магнитное поле. Сначала они напечатали небольшой прямоугольник из полимерного геля длиной в миллиметр и прикрепили к нему с обеих сторон четыре крошечные магнитные структуры, похожие на весла. Толщина каждого составляла около 8 микрон — примерно с размер эритроцита. Когда команда прикладывала магнит к одному из концов прямоугольника, «весла» поворачивались, притягивая прямоугольник в том же направлении и фиксируя его в этом положении.
Разработчики уверены, что новый тип бистабильного механизма можно использовать, например, в микрофлюидных устройствах в качестве магнитного клапана для открытия или закрытия потока. Он также открывает множество интересных возможностей для создания мягких миниатюрных роботов в будущем.
Ранее Наука Mail рассказывала, что микророботы из водорослей помогают лечить опухоли мозга.
