Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере под руководством Кендры Крайнбринк и Уайатта Шилдса IV представили технологию, которая дает микрочастицам возможность двигаться и собираться в сложные конструкции. Главная идея — в тончайших металлических участках на их поверхности, форма и расположение которых определяют поведение частиц в различных полях. Метод совмещает точечную 3D-печать (двухфотонную литографию): на частицу наносят металл через заранее заданный трафарет, который затем удаляется. Исследование опубликовано в Nature Communications.
Полученные частицы (от трех микрон) можно делать практически любой формы, а сами металлические области на них достигают минимального размера в 0,2 микрометра.
Форма металлической области влияет на то, как частица двигается. В электрическом поле частицы с каплевидной заплаткой двигаются по широкой винтовой траектории, а с лопастной — по более плотной спирали. В водной среде с перекисью водорода платиновые диски с заплаткой внутри вращаются, а с заплаткой снаружи движутся по прямой. А если нанести кобальтовую заплатку на L-образную частицу, она будет соединяться с другой такой же частицей в подвижную пару. Под действием магнитного поля эта пара может складываться и раскладываться, как микроскопический механизм.
Метод позволяет программировать поведение частиц до мельчайших деталей, не меняя технологию производства. Это открывает путь к созданию микророботов, которые смогут проникать в ткани, доставлять лекарства и точечно устранять загрязнения.
Благодаря гибкости метода его можно адаптировать для других задач: от направленной сборки материалов до медицинской диагностики. Ранее мы рассказывали, как похожие принципы уже начинают использовать, чтобы запускать CAR-T-терапию прямо в теле пациента, и в будущем такие методы могут объединиться.