Nové řasové mikroroboty se shlukují jako sarančata a léčí rány na povel světla

Příroda je plná inspirace pro robotiku, zejména pokud jde o kooperaci a „kolektivní mysl“. Od včel sbírajících pyl po hejna sardinek, které se seskupují, aby se vyhnuly predátorům, se jednotlivci plynule pohybují v neustále se měnících konfiguracích.

Příroda je plná inspirace pro robotiku, zejména pokud jde o kooperaci a „kolektivní mysl“. Od včel sbírajících pyl po hejna sardinek, které se seskupují, aby se vyhnuly predátorům, se jednotlivci plynule pohybují v neustále se měnících konfiguracích. Těmito dynamikami se inspirovali robotici, kteří navrhli mikroroboty – často ne širší než lidský vlas – aby napodobovali jejich chování. Tyto drobné stroje slibují využití v medicíně a při čištění životního prostředí, například při odstraňování krevních sraženin, cílené chemoterapii nádorů nebo dodávání léků do očí a střev. V přírodě mohou odstraňovat plasty a těžké kovy z vody.

Vědci obvykle řídí mikroroboty zvukem, magnety nebo světlem. Jen málo systémů se však dokáže shlukovat do rojů a na povel se rozdělovat. Tým z University of San Diego nyní vyvinul částečně biologický roj mikrorobotů, který je řízen měnícími se barvami světla. Roj je tvořen živými řasami a nanočásticemi a dokáže se na povel shlukovat do různých tvarů. V jednom testu vědci vytvarovali živé roboty tak, aby odpovídaly poškozené tkáni v simulované ráně. Poté roboty shromáždili na chytré „náplasti“ a uvolnili je do rány, čímž koncentrovali léčbu přesně tam, kde byla potřeba.

Biohybridní roboti, které kombinují živé buňky se syntetickými materiály, překonávají omezení čistě syntetických mikrorobotů. Zatímco plavající bakterie jsou oblíbenou volbou, jejich relativně velká velikost ztěžuje přístup do těsných nebo citlivých prostor. Řasy, konkrétně druh Chlamydomonas reinhardtii, představují slibnou alternativu. Tyto jednobuněčné organismy, velké asi 10 mikrometrů, se pohybují pomocí bičíků a jsou citlivé na různé barvy světla, což usnadňuje jejich ovládání. Nanočástice s léky nebo chemickými senzory lze k řasám připojit. Tyto bioboty již byly použity k dodávání antibiotik při bakteriální pneumonii u myší a testovány jako léčba zánětlivých onemocnění střev.

Tým zjistil, že modré světlo způsobuje shlukování řas, zatímco červené světlo je rozptyluje. Pomocí masek – v podstatě šablon – dokázali vědci tvarovat roje do podoby kontinentů, šipek, hvězd, písmen a trojúhelníků během několika minut. Laděním doby trvání a intenzity světla mohli roj zvětšit nebo rozdělit na menší části. Na základě těchto výsledků byl vytvořen algoritmus, který předpovídá, jak světlo mění aktivitu roje. V simulovaném testu na umělé ruce s „fantómovou kůží“ systém umělé inteligence analyzoval rány a laserem vytiskl masku odpovídající infikované oblasti. Mikroroboty se poté shromáždily na kusu lékařské pásky v přesné geometrii rány a po aplikaci náplasti bylo červeným světlem uvolněno přes 90 procent robotů do cílové oblasti za méně než dvě minuty.