A robotok apró spirálhoz hasonlítanak kis fejjel, és a folyadékokban miniatűr dugóhúzóként mozognak. Mozgás közben félszeg baktériumokra emlékeztetnek, hosszú, ostor-szerű farokkal. Csak mikroszkóp alatt lehet őket észrevenni, mert hosszuk 25-60 mikrométer között van, és majdnem olyan aprók, mint az ostoros baktériumok. A legtöbb ilyen mikróba 5-15 mikrométer nagyságú, kevés van, ami meghaladja a 20 mikrométert.

A spirál alakú, E. coli baktériumot utánzó farok neve „mesterséges baktérium flagellum” (Artificial Bacterial Flagella, ABF), a flagellum szó a baktériumok ostorszerű farkára utal. A kutatócsoport úgy fejlesztette ki, hogy vezérelni tudják a mozgását. A természetes flagellumok feladata, hogy segítsék a kórokozókat a fertőzés létrehozásában, de az APF ezzel szemben a gyógyulás esélyeit növeli.

Hogyan lehet létrehozni ilyen apró készüléket?

A tudósok porlasztással és lecsapással számos ultravékony indium, gallium, arzén és krómréteget szórtak egy szubsztrátra, meghatározott sorrendben. Ezután leválasztották karcolásos és litográfiás módszerekkel. Így szupervékony, nagyon hosszú szalagot kaptak, ami automatikusan spirálformára ugrik, a különböző molekularost-rétegek eltérő fizikai tulajdonságai miatt. A rétegek vastagságával és összetételével különböző méretű spirálokat lehet létrehozni, ezt a kutatók pontosan meg tudják határozni. Még azt is befolyásolni lehet, hogy merre tekeredjen a spirál.

A szalag egyik végére ezután egy apró fej kerül. Ez egy króm-nikkel-arany háromrétegű film, ugyancsak porlasztásos módszerrel kell előállítani. A nikkel mágnesezhető anyag, szemben a másik kettővel, így mágneses tér segítségével mozgatni is lehet. Az ABF így képes átúszni a folyadéktereken, a mozgását mikroszkóppal jól lehet követni.

Egy program segítségével a kutatók egy speciális cél irányába is tudják mozgatni a robotokat, mégpedig forgó mágneses tér segítségével, amit több mágnesmag állít elő. Tetszőleges irányban mozgathatóak, amit persze rengeteg matematika és fizika tesz lehetővé. Nincs szükségük belső energiára a mozgáshoz, és nincsenek mozgó alkatrészeik sem. Az egyetlen meghatározó dolog a mágneses tér, amerre a fej folyamatosan fordulni és mozogni próbál. Az ABF-ek legnagyobb sebessége 20 mikrométer, vagyis egy „testhossz” másodpercenként. A kutatók abban bíznak, hogy el fogják tudni érni a 100 mikrométer másodpercenkénti sebességet. Összehasonlításképpen, egy E. coli 30 mikrométeres sebességgel úszik.

Mire lehet használni ezeket a robotokat?

Például képesek lehetnek arra, hogy a gyógyszereket a test meghatározott helyeire juttassák el, segíthetnek lebontani a meszes plakkokat az erekben, vagy a sejteken végzett mikro-változtatások kivitelezését könnyíthetik a biológiai kutatások során. A kezdeti eredmények szerint az ABF-ek képesek arra, hogy polisztirén mikrogömböket hordozzanak.

Jelenleg még mindig kezdeti stádiumban vannak a kutatások. Sok idő kell még ahhoz, hogy a gyakorlatban is megjelenjenek ezek a berendezések: ehhez az kell, hogy pontos irányítható, jól követhető ABF-ek jelenjenek meg, amelyek helyét minden pillanatban garantálni lehet. Ha ez megvalósul, meg kell oldani, hogy a gyógyszerek felszabadulása is szabályozottan történjen. Remélhetőleg ezek a robotok idővel sokkal kisebbek és gyorsabbak is lesznek.

ScienceDaily