| nauka |
| Propeler za mikrorobote |
|
|
16.4.2007. U nastavku mojih (povremenih) pisanja o mikrorobotima, danas ću da se osvrnem na jedan zbilja nesvakidašnji poduhvat. Kopirajući "propelere" koje za svoje kretanje koriste neke bakterije, naučnici će svojim biomedicinskim robotima konačno obezbediti pogon! Radi se o pogonu čiji princip koriste neke vrste bakterija – radi se o biču u vidu vadičepa, koji se naziva flegella. Testovi su pokazali da je taj sićušni rotirajući nanonamotaj – debeo svega 27 nanometara a dugačak 40 nanometara – u stanju da napravi oko 60 okreta u minuti, što je dovoljno da pokrene odgovarajući predmet brzinom od skoro 5 mikrometara u sekundi. Takav pogon bi uskoro mogao da bude korišćen kao deo sistema za pametno prenošenje lekova, koji je dizajniran tako da određeni lek odnosi krvotokom direktno do predviđenog cilja, izjavio je Bradley Nelson, profesor robotike i inteligentnih sistema na švajcarskom državnom Tehnološkom institutu u Cirihu, koji rukovodi istraživanjima. On je sugerisao da bi, dugoročno gledano, nanopropeleri mogli da se koriste i za potpuno autonomne biomedicinske mikrorobote. Ali zbog viskoznosti, kretanje kroz fluid bi mogao da bude pravi izazov za ove propelere, mišljenje je Sylvaina Martela, profesora sa otseka za kompjuterski inženjering na Montreal Polytechnique iz Kanade. Sa smanjenjem dimenzija objekta koji se koristi, ne smanjuje se proporcionalno i sila koja je potrebna za njegovo kretanje, zabrinuto kaže Martel. Gledano kroz mikroskop, kretanje bakterija za nas može izgledati skoro dramatično. "To je kao da pokušavaš da plivaš kroz med," kaže Nelson, koji je radio na tome sa diplomcem Dominikom Bellom.
Zato su bakterije razvile visokosofisticirane flagellume. "Spermatozoidi samo mrdaju svojim repićima, ali bakterije koriste mnogo komplikovaniji mehanizam," priča Nelson. Molekularni motor koji pumpa protone kroz ćelijsku membranu uzrokuje da spiralni končići flagelluma počinju da rotiraju. To izvode tako efikasno, da neki njihovi bičevi rotiraju brzinom koja prevazilazi 1.000 okretaja u minuti. Svaki Nelsonov nanonamotaj se kreće zahvaljujući spoljnjem rotirajućem magnetnom polju, što dovodi do toga da se kreće na isti način kao i flagella. Traka nanonamotaja se sastoji od dva vrlo tanka sloja: onaj na vrhu je od galijum–arsenida, koji se nanosi fotolitografskom tehnikom, a donji sloj je od indijuma. "Atomi indijuma u donjem sloju izazivaju kompresivni napon," kaže Bell. Da bi se taj napon smanjio, dolazi do uvrtanja u spiralu, koja na kraju liči na vadičep, objašnjava Nelson. Da bi se taj nanonamotaj okretao, Nelson i njegove kolege su napravile 4 magnetna namotaja postavljena tako da prave elektromagnetno polje koje rotira oko jedne ose. Kalemovi su pričvršćeni za male niklovane pločice koje predstavljaju surogat mikrorobota, i koje su zaronjene u tečnost da bi se videlo da li mogu da se pokreću. I mogli su. Ovo nije bio prvi put da se spoljnje magnetno polje koristi za rotiranje kalemova, kaže Martel. Ali sve ranije demonstracije su koristile mnogo veće komponente, tipično reda veličine nekoliko milimetra. "Smanjenje je veoma impresivno," rekao je. Sistem prenošenja lekova je jedna od brojnih potencijalno pametnih primena ovog načina pogona. Omogućavajući da se mikrouređajima lekovi odnese na vrlo precizna mesta, terapeuti mogu da postanu mnogo efikasniji. "Na taj način bi mogli da koristimo mnogo toksičnije lekove i transportujemo ih u sam epicentar problema," kaže Nelson. Ali pre nego što takvi uređaji postanu dovoljno sofisticirani da budu potpuno autonomni, potrebno ih je nadzirati, pratiti i upravljati kroz oko 80.000 kilometara krvnih sudova u ljudskom telu. To bi moglo da se uradi korišćenjem MRI (Magnetic Resonance Imaging) skenera, pošto ultrazvuk ne može da prati tako male objekte. To će, gle ironije, značiti da će ti uređaji morati da se bore i protiv magnetnih sila koje stvaraju te mašine.
(16.04.2007.)
|
|
