Миниатюрные роботы, двигающиеся в кровеносной системе человека подобно подводным лодкам, еще до недавнего времени казались областью научной фантастики. Технология в очередной раз догнала поп-культуру: сконструированы микроскопические роботы, что способны действовать внутри человеческого тела. Как они работают и для чего их можно использовать?
Прежде всего, были фильмы
Поп-культура годами кормит нас образами роботов, действующих в теле человека. Оскар за сценографию и визуальные эффекты получил, снятый в 1966 году, фильм «Фантастическое путешествие» с Ракель Уэлч в главной роли. По сюжету, штаб научных сотрудников на миниатюрной подводной лодке отправляется с тяжелой миссией в мозг выдающегося ученого, чтобы удалить оттуда тромб.
Чуть позже, в 1987 году, был снят фильм «Внутреннее пространство», в котором Дэвид Куэйд в микроскопическом летательном аппарате попадает в тело ипохондрика и в связи с этим оказывается в разных, смешных для зрителя, ситуациях.
Оба фильма были на момент своего создания уникальными (и оба получили Оскар), однако значительно лучше зрителям в память врезалась сцена из первой «Матрицы», в которой, растянутый на письменном столе, Нео видит, как в его пупок проскальзывает противный, совсем не микроскопический робот.
Барьер полезности
Роботы, действующие в теле человека, уже не составляют исключительную прерогативу киноиндустрии. Доклады о работе над оборудованием этого типа также не являются ничем новым. Однако конструируемые до этого времени, роботы имели существенный изъян – невзирая на свои небольшие размеры, они все же были слишком большими, чтобы можно было беспрепятственно работать внутри нашей кровеносной системы.
В 2009 году инженеры из Университета Тель-Авива приблизились к границе удобства, создав робота с диаметром около 1 миллиметра.
Еще одним важным шагом в направлении микроскопических роботов были машины, продемонстрированные в апреле 2014 года, Эриком Диллером и Метином Ситти из Университета Карнеги-Меллон в Питтсбурге. Роботы, диаметр которых также составил около 1 мм, могли не только двигаться, но, благодаря микроскопическим грейферам, создавать конструкции из магнитных стержней.
Роботом в атеросклероз!
Следующий этап развития таких устройств недавно продемонстрировали ученые из Института интеллектуальных систем Макса Планка в Штутгарте. Результатом их работы является робот, состоящий из двух частей с размерами 300 мкм, со спаренной осью шириной в 60 мкм.
Робот способен двигать двумя частями с разной скоростью, что немного напоминает хлопанье крыльями. Если бы робот выполнял такие движения в воде, он стоял бы на месте, а именно, делал «шаг» вперед, а затем отступал.
Поскольку кровь является неньютоновской жидкостью (имеет переменную вязкость), изменяя скорость перемещения частей робота, можно добиться того, чтобы он двигался в нужном направлении, контролируя движение устройства с помощью магнитного поля. Следует отметить, что то, что показано до сих пор, решает только вопрос движения, а вся структура, хоть и работает, еще далека от практического применения.
Какая может быть польза от такого робота? Одним из вариантов применения может быть мониторинг состояния нашей сердечнососудистой системы и удаления из внутренней части кровеносных сосудов атеросклеротических бляшек. Когда это будет достигнуто, мы получим новый инструмент, полезный в борьбе с сердечнососудистыми заболеваниями, которые, например, в Польше составляют около 50% причин всех смертей.
