Je 50-krát menší než ľudský vlas. Vedci vytvorili nanorobota, ktorý dokáže „zbierať“ baktérie
Vedci vytvorili svetlom riadeného nanorobota menšieho než jeden mikrometer, ktorý dokáže vyhľadať baktérie, zachytiť ich a presunúť na iné miesto.
Vedci z Julius-Maximilians-Universität Würzburg posunuli miniatúrnu robotiku ešte o kus ďalej. Vytvorili nanoroboty menšie než jeden mikrometer, ktoré dokážu pomocou svetla meniť smer, vyhľadávať baktérie a následne ich zachytiť, preniesť na iné miesto a uvoľniť.
Ich veľkosť si pritom možno len ťažko predstaviť. Nanorobot má približne 50-krát menší priemer než ľudský vlas. Napriek tomu nejde iba o pasívnu miniatúrnu štruktúru. Výskumníci jej dali schopnosť pohybu a riadenia, vďaka čomu môže priamo zasiahnuť do mikroskopického sveta.
Práve manipulácia s jednotlivými bunkami alebo baktériami patrí medzi úlohy, pri ktorých má klasická technika svoje limity. Ľudská ruka, pinzeta ani bežný robot nedokážu pracovať s objektmi s rozmermi niekoľkých mikrometrov. Svetlom riadené nanoroboty však ponúkajú úplne inú možnosť.
Pohon zabezpečí samotné svetlo
Výskumný tím profesora Berta Hechta sa už dlhšie venuje robotom, ktoré využívajú silu svetla. Ich skoršie zariadenia dokázali využiť spätný ráz fotónov na pohyb mikroskopických zariadení.
Princíp znie trochu zvláštne, pretože fotón nemá pokojovú hmotnosť. Napriek tomu prenáša hybnosť. Keď svetlo dopadne na špeciálne navrhnuté nanoantény a následne sa odrazí či vyžiari určitým smerom, vznikne veľmi malá spätná sila. Pri bežnom objekte by sme ju prakticky nepostrehli. Pri zariadení s hmotnosťou na úrovni mikrosveta však môže mať výrazný účinok.
Neprehliadni
Vedci tento princíp využili aj pri novom nanorobote. Zároveň museli jeho konštrukciu výrazne zjednodušiť, aby sa zariadenie dostalo pod hranicu jedného mikrometra.
Dôležitú úlohu pri riadení zohráva polarizácia svetla. Nanoantény zabudované v robotovi sa podľa nej dokážu natočiť určitým smerom. Výskumníci tak môžu meniť orientáciu robota bez toho, aby k nemu potrebovali pripojiť kábel alebo klasický mechanický ovládač.
Výsledok pripomína zmenšenú verziu riadenia vozidla. Svetlo zabezpečí pohyb a jeho vlastnosti zároveň určia, kam sa nanorobot vydá.
Malý robot dokáže „upratovať“ baktérie
Najzaujímavejšia časť experimentu však prišla až pri kontakte s baktériami. Nanorobot dokázal baktérie zachytiť, preniesť a následne ich uvoľniť na určenom mieste.
„V podstate sme vytvorili svetlom poháňaný nanorobot, ktorý dokáže vyhľadať a zbierať baktérie,“ vysvetlil Jin Qin, hlavný experimentálny vedec projektu.
Robot navyše dokáže vykonať veľmi rýchlu otočku o 90 stupňov. Táto schopnosť mu umožňuje prehľadávať väčšiu časť skúmanej vzorky a meniť smer bez zdĺhavého manévrovania. Výskumníci zároveň zistili, že robot si zachová schopnosť pohybu aj v prípade, keď prenáša väčšie množstvo baktérií. Vyššia záťaž síce zníži jeho rýchlosť, no zariadenie zostane ovládateľné. Vedci pri pokusoch využili aj rozdielne typy baktérií. Robot dokáže vďaka svojim vlastnostiam pôsobiť selektívne, čo otvára zaujímavé možnosti pri práci s mikroorganizmami.
Za pozornosť stojí najmä fakt, že svetlo tu neslúži iba na pozorovanie mikroskopických objektov. Výskumníci ho využívajú ako nástroj na aktívne ovládanie samotného zariadenia.
„Je to pozoruhodný príklad toho, ako možno svetlo použiť nielen na pozorovanie mikroskopického sveta, ale aj na jeho aktívne formovanie,“ povedal Bert Hecht.
Predstava mikroskopických robotov, ktoré čistia prostredie od baktérií, preto už nemusí patriť výlučne do vedeckej fantastiky. Aktuálny experiment však stále predstavuje laboratórny výskum a od praktického nasadenia napríklad v medicíne vedie ešte dlhá cesta.
Technológia by v budúcnosti mohla nájsť využitie pri mikrobiologických experimentoch, manipulácii s bunkami alebo pri presnom presúvaní biologického materiálu. Výhodou je najmä možnosť riadiť robot bez mechanického spojenia so zariadením.
Výskumníci tak získali ďalší spôsob, ako zasiahnuť do sveta, ktorý je pre klasické roboty jednoducho príliš malý. A keďže sa konštrukcia týchto zariadení ďalej zmenšuje, podobné nanoroboty môžu postupne dostať aj ďalšie úlohy, ktoré dnes zostávajú mimo možností bežných technológií.
