Наноботчета, които ловят бактерии със светлина
Замислял ли си се колко е трудно да хванеш нещо толкова малко, че да не се вижда с просто око? Моите пръсти? Безполезни. Пинсети? Не стават. дори най-добрите инструменти на учените едва се справят с отделни клетки или бактерии.
Но ето че изследователи от Университета във Вюрцбург, Германия, създадоха нещо наистина впечатляващо: роботи толкова миниатюрни, че човешки косъм изглежда дебел като връв до тях. И тези малки създания могат да преследват и събират бактерии по команда.
Как работят? Светлината като двигател
Тук става наистина интересно. Тези наноботчета — всяко по-малко от един микрометър — се задвижват изцяло от светлина. Без батерии. Без гориво. Само лъчи светлина, насочени към тях.
Тайната се крие в нещо, наречено фотонен откат. Представи си как действа оръжие: куршумът излита на една страна, а оръжието отскача в другата. Същото се случва и тук. Когато тези микроскопични роботи поглъщат частици светлина и ги изпращат в определена посока, получават малък „ тласък" в обратната посока. Тъй като са толкова миниатюрни и леки, дори най-слабата сила от всеки фотон предизвиква съществено движение.
Роботите имат специални наноантени, вградени в тях, които поемат светлината и я изстрелват обратно. Всяко такова устройство може да има до четири антени, което ги прави изненадващо бързи и гъвкави за размера им.
Навигация с поляризирана светлина
Бързината си е хубаво нещо, но как да насочиш нещо толкова малко?
Учените измислиха хитър трик. Наноботчетата имат вградени жици в наноразмер, които естествено се подреждат според поляризацията на светлината. Поляризацията можем да си я представим като „посоката" на светлинните вълни. Така че, променяйки поляризацията на входящата светлина, учените контролират коя посока сочи роботът. След това фотонният откат го тласка напред в тази посока.
Прилича малко на това как насочваш лодка — завърташ кормилото, а двигателят продължава да те движи. Роботът се обръща и след това получава тяга в новата посока.
Представяме ви микроскопичната почистваща бригада
„По същество, ние създадохме наноробот, задвижван от светлина, който може да открива и събира бактерии", разказва Джин Цин, водещ експериментален учен в екипа. „Чрез опростяване на дизайна, постигнахме размери, при които тези роботи могат да работят директно в света на микроорганизмите — почти като микроскопични почистващи устройства."
И честно казано, именно това ме впечатлява най-много.
Тези малки роботи могат да хващат бактерии, да ги носят наоколо и да ги оставят точно където учените искат. Могат да правят остри завои на 90 градуса, за да сканират проби ефективно. Продължават да работят дори когато носят куп бактерии, макар и да се забавят малко под товара.
Професор Берт Хехт, ръководител на изследването, казва така: „Това е поразителен пример как светлината може да се използва не само за наблюдение на микроскопичния свят, но и за активното му преобразяване."
Какво означава това на практика?
Нека помислим защо това има значение, а не само че е готино.
Говорим за технология, която в бъдеще може да помогне с почистване на биологични проби, прецизно манипулиране на клетки за изследвания или дори целенасочено почистване в медицински приложения. Екипът не твърди, че е построил медицински уред — още не. Но демонстрират физическите принципи, които могат да направят подобни приложения възможни един ден.
Помисли само: наноботчета, които евентуално да се движат през тялото ти, захранвани от безвредна светлина, и да събират вредни бактерии или доставят лечения точно там, където са нужни. Не сме стигнали дотам, но това изследване е крачка в тази посока.
Какво научихме
Често чуваме за обещанията на нанотехнологиите, но това е един от онези случаи, когато учените показват работещи прототипи, които вършат полезни неща. Тези захранвани от светлина наноботчета вече не са научна фантастика — те са реални, са невероятно малки и могат да ловят бактерии като микроскопични Пакмен герои.
Бъдещето на медицината и биологията може би ще се задвижва просто от сноп светлина.