Микророботы-инфузории, Нанорыбка и Нанотераностика
Три изобретения этой недели в области наноробототехники.
Созданы нанороботы-рыбы, предназначенные для работы внутри кровеносной системы человека
Темпы развития областей нанотехнологий, робототехники и медицины позволяют рассчитывать на то, что в не очень далеком будущем на свет появятся крошечные "умные" машины, нанороботы, которые будут заниматься постоянным поддержанием здоровья людей на должном уровне, действуя внутри человеческого тела. Шагом к реализации этой мечты являются крошечные нанороботы-рыбы, созданные специалистами Калифорнийского университета в Сан-Диего. Эти роботы, функционирующие под управлением внешнего магнитного поля, уже способны выполнять ряд достаточно сложных работ, включая доставку лекарственных препаратов к месту назначения, проведение микрохирургических операций и выполнение других манипуляций с отдельными клетками организма. Разработанные группой Джинксинга Ли (Jinxing Li) нанороботы, которые в 100 раз меньше крупинки песка, состоят из крошечных золотых и никелевых сегментов, скрепленных друг с другом серебряными перемычками. Для управления этими роботами используется внешний электромагнит, поле которого воздействует на сегменты из никеля, который является единственным магнитным материалом в конструкции этого наноробота. Переменное магнитное поле определенной формы, генерируемое магнитом, заставляет тело робота изгибаться, совершая колебательные движения, напоминающие движения тела рыбы в воде. А изменение параметров магнитного поля позволяет контролировать направление и скорость движения этого крошечного "пловца".
|
|
Следует отметить, что данные нанороботы являются далеко не первой подобной разработкой. Но большая часть того, что было создано ранее, по конструкции более напоминает крошечные субмарины, а не рыбу. Такие нанороботы традиционно имеют "хвост", закрученный в виде штопора, который выполняет роль винта субмарины и идея которого была позаимствована у некоторых видов микроорганизмов. Ученые из Калифорнийского университета провели испытания созданных ими нанороботов, сравнительный анализ характеристик их движения и возможностей с аналогичными параметрами других подобных нанороботов. Несмотря на достаточно высокую сложность их изготовления, калифорнийские нанороботы продемонстрировали большую маневренность, большую скорость передвижения и более высокую эффективность, нежели их ближайшие конкуренты.
А сейчас калифорнийские исследователи разрабатывают конструкцию нового наноробота, изготовленную из биоразлагаемых материалов, которая будет растворяться внутри организма человека без следа и не нанося ему вреда после того, как наноробот выполнит поставленную перед ним задачу.
17.09.2016 Источник: dailytechinfo.org
Микророботы-инфузории
Самые быстрые и маневренные микророботы, способные действовать внутри живого организма
Мы уже неоднократно рассказывали нашим читателям о различных видах микророботов с дистанционным управлением, предназначенных для доставки лекарственных препаратов и выполнения микрохирургических операций прямо внутри тела человека. Все эти роботы имеют собственные микродвигатели, которые очень часто являются копиями двигательных систем различных живых организмов и которые позволяют микророботам перемещаться внутри кровотока с той или иной эффективностью. Своего рода рекордсменом в скорости передвижения является новый микроробот, созданный специалистами Отдела робототехники (Department of Robotics Engineering) Исследовательского института в Тэгу (Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology), Республика Корея. Этот микроробот является «механическим воплощением» микроорганизма Paramecium, известного под названием инфузории-туфельки, и он может перемещаться в восемь раз быстрее, чем его ближайшие конкуренты.
Основной проблемой, с которой сталкиваются разработчики подобных микророботов, заключается в том, что этим микророботам предстоит действовать в среде кровотока, которая является более вязкой, нежели простая вода. Некоторые виды движения, используемые обычными морскими и речными животными, не обеспечивают высокой эффективности в вязкой жидкой среде, поэтому инженеры все чаще и чаще используют способы, которыми передвигаются различные виды микроорганизмов. И инфузория-туфелька, имеющая множество подвижных «ресничек», является одним из наиболее шустрых и проворных микроорганизмов.
|
|
К сожалению, изготовление аналогов подвижных «ресничек» долгое время находилось далеко за пределами технологических возможностей ученых. И лишь не так давно на свет появилась технология трехмерной лазерной литографии, при помощи которой южнокорейские исследователи создали полимерный корпус микроробота, имеющий несколько тонких и подвижных «ресничек». На эти выступы был нанесен слой титана и никеля для того, чтобы обеспечить возможность управления микророботом при помощи магнитного поля и сделать его максимально биологически совместимым.
Как и в других подобных случаях, корейские исследователи использовали катушки электромагнитов, переменное поле которых заставляло колебаться «реснички» микророботов с определенной частотой и амплитудой. Проведенные испытания показали, что микроробот, размер которого составляет 220 микрометров, способен двигаться со скоростью 340 микрометров в секунду. При этом, его маневренность во много раз превышает маневренность других микророботов с внешним магнитным управлением. Двигаясь на максимальной скорости, микроробот-инфузория может моментально изменить направление движения на 120 градусов и это позволяет ему эффективно маневрировать в сложной сети мельчайших кровеносных сосудов.
Высокая эффективность двигательной системы микроробота-инфузории позволяет ему перемещать полезный груз достаточно большого веса. В данном случае этим полезным грузом могут являться не только капсулы с лекарственными препаратом, но и более сложные микроустройства, которые, к примеру, будут смешивать лекарственные препараты из компонентов прямо возле точки их применения. А полимер, из которого изготовлен микроробот, растворится и исчезнет без следа после того, как этот робот выполнит поставленную перед ним задачу.
Следующими шагами, которые сделают южнокорейские исследователи, станет разработка ряда алгоритмов, которые будут управлять действиями микророботов-инфузорий и которые будут нацелены на выполнение различных практических задач внутри тела человека.
26.09.2016 Источник: dailytechinfo.org
Нанотераностика – будущее онкологии
Профессор Кабашин: онкологические заболевания победит нанотераностика
Научный руководитель Инженерно-физического института биомедицины, профессор НИЯУ МИФИ и Университета Экса-Марселя, Франция (Aix-Marseille University), Андрей Кабашин рассказал о глобальных перспективах нанотераностики.
Отрывок статьи (26.09.2016). Полная версия здесь
– В какой области Вы ожидаете ближайший прорыв?
– На наш взгляд, одним из наиболее перспективных направлений может стать объединение нанотехнологий с наработками в ядерной медицине. Суть в том, чтобы доставить радионуклиды в область опухоли, не облучая другие ткани. «Доставка» радионуклидов – главная проблема ядерной медицины. Они часто живут всего 2-3 часа, и надо сделать так, чтобы это время они провели не просто в кровотоке, а точечно в месте опухоли. Именно в объединении нанотехнологий и методов ядерной медицины мы ожидаем ближайший прорыв.
– Как этого можно достичь технически?
– Приведу один из возможных примеров. Берем какую-нибудь биосовместимую и биодеградируемую наночастицу, скажем, кремниевую – одну из самых безопасных из всех неорганических материалов. На нее «сажаем» радионуклид, например, рений-188. Частица «привозит» его в место локализации опухоли. Радионуклид вылечивает опухоль, а затем частица растворяется и выводится из организма через почки, с мочой, без каких-либо побочных эффектов. Данный пример подразумевает использование наночастиц как контейнеров для доставки радиофармапрепаратов для уничтожения раковых опухолей.
Наша глобальная цель – нанотераностика – сочетание диагностики и терапии в наноразмерном масштабе. Предполагается, что такие методы позволят уничтожать раковые клетки и опухоли с субклеточной точностью, определяемой размерами активной области вблизи наночастиц, а сами наночастицы выведутся из организма после проведения диагностической и/или терапевтической процедуры без каких-либо нежелательных вторичных эффектов. Мы хотим с помощью нанотехнологий максимально обезопасить процесс диагностики и терапии.
Локальность наночастицы позволит вылечить рак так, чтобы организм не пострадал от последствий лечения. К сожалению, химиотерапия и лучевая терапия часто уничтожают все подряд, люди погибают не от рака, а от последствий его лечения. Нанотераностика позволит этого избежать.
Также на этой неделе мы писали, как: Нанороботы смогли доставить лекарства живым тараканам, повинуясь силе мысли
Больше удивительных изобретний по теме здесь: НАНОРОБОТЫ
