Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере создали новый способ изготовления и управления крошечными частицами, которые могут двигаться и работать как микроскопические роботы. Это открывает новые возможности в биомедицинских исследованиях и исследованиях окружающей среды.
В статье, опубликованной в журнале Nature Communications, описан новый метод изготовления, который сочетает высокоточную трёхмерную печать, называемую двухфотонной литографией, с методом микротампопечати. Команда печатает частицу и её трафарет вместе, затем наносит тонкий слой металла — например, золота, платины или кобальта — через отверстия в трафарете. Когда трафарет удаляют, на частице остаётся металлическая «нашивка».
Частицы, невидимые невооружённым глазом, могут быть изготовлены практически любой формы, а их поверхность может быть покрыта «нашивок» размером до 0,2 микрона — более чем в 500 раз тоньше человеческого волоса. Металлические «нашивки» определяют движение частиц под воздействием электрических или магнитных полей или химических градиентов.
«Форма „нашивок“ на поверхности частиц даёт им информацию о том, куда двигаться», — сказал доцент Уайетт Шилдс, один из авторов статьи. «До сих пор у нас не было хороших методов контроля формы этих „нашивок“».
Благодаря такому контролю эти частицы потенциально могут помочь улучшить распространение лекарств по органам человека, повышая общую эффективность лекарства, или способствовать удалению загрязнителей из загрязнённой среды.
В исследовательскую группу входят первый автор Кендра Крейенбринк, аспирантка по материаловедению и инженерии в лаборатории Шилдса, а также две студентки бакалавриата: Зои Круз, специализирующаяся в области химической и биологической инженерии и информатики, и Алиша Кумари, в области биомедицинской инженерии.
«Эта статья не только демонстрирует, чего можно достичь в области активных частиц и микророботов с помощью нетрадиционных микротехнологий, — сказал Шилдс, — но и показывает, что привлечение и наставничество студентов старших курсов на ранних этапах исследований может привести к инновационным результатам».
Предоставлено Университетом Колорадо в Боулдере.