Инновационная технология была разработана профессором Дж. Гилад Йосифон из Школы машиностроения и факультета биомедицинской инженерии Тель-Авивского университета и его команда: исследователь-постдокторант доктор Юэ Ву и студент Сиван Яков в сотрудничестве с доктором Афу Фу, исследователем-постдокторантом из Техниона, Израильского технологического института. Исследование было опубликовано в журнале Передовая наука.

Профессор Гилад Йосифон объясняет, что микророботы (иногда называемые микромоторами или активными частицами) - это крошечные синтетические частицы размером с биологическую клетку, которые могут перемещаться с места на место и выполнять различные действия (например: сбор синтетического или биологического груза) автономно или под внешним управлением оператора. По словам проф. Йосифон: "Разработка способности микроробота двигаться автономно была вдохновлена биологическими микроплавателями, такими как бактерии и сперматозоиды. Это инновационная область исследований, которая быстро развивается, с широким спектром применений в таких областях, как медицина и окружающая среда, а также в качестве исследовательского инструмента ".

В качестве демонстрации возможностей микроробота исследователи использовали его для захвата отдельных клеток крови и раковых клеток, а также одной бактерии и показали, что он способен различать клетки с разным уровнем жизнеспособности, такие как здоровая клетка, клетка, поврежденная лекарством, или клетка, которая умирает или умирает в результате естественного процесса "самоубийства" (такое различие может быть значительным, например, при разработке противораковых препаратов). После идентификации нужной ячейки микроробот захватил ее и переместил туда, где ее можно было бы дополнительно проанализировать. Еще одним важным нововведением является способность микроробота идентифицировать клетки-мишени, которые не помечены - микроробот определяет тип клетки и ее состояние (например, степень здоровья) с помощью встроенного сенсорного механизма, основанного на уникальных электрических свойствах клетки.

Профессор Йосифон: "Наша новая разработка значительно развивает технологию в двух основных аспектах: гибридная силовая установка и навигация с помощью двух различных механизмов - электрического и магнитного. Кроме того, микроробот обладает улучшенной способностью идентифицировать и захватывать отдельную ячейку без необходимости маркировки для локального тестирования или извлечения и транспортировки к внешнему прибору. Это исследование проводилось на биологических образцах в лаборатории для анализа in vitro, но в будущем планируется разработать микророботов, которые также будут работать внутри организма - например, в качестве эффективных носителей лекарств, которые можно точно направлять к цели ".

Исследователи объясняют, что гибридный двигательный механизм микроробота имеет особое значение в физиологических условиях, таких как жидкие биопсии. "Микророботы, которые до сих пор работали на основе электрического направляющего механизма, были неэффективны в определенных средах, характеризующихся относительно высокой электропроводностью, таких как физиологическая среда, где электропривод менее эффективен. Именно здесь вступает в игру дополнительный магнитный механизм, который очень эффективен независимо от электропроводности окружающей среды".

Профессор Йосифон заключает: "В ходе нашего исследования мы разработали инновационного микроробота с важными возможностями, которые вносят значительный вклад в эту область: гибридное движение и навигация с помощью комбинации электрического и магнитного полей, а также способность идентифицировать, захватывать и транспортировать отдельную клетку с места на место в физиологической среде. Эти возможности актуальны для широкого спектра применений, а также для исследований. Среди прочего, технология будет поддерживать следующие области: медицинскую диагностику на уровне отдельной клетки, введение лекарств или генов в клетки, генетическое редактирование, доставку лекарств по назначению внутри организма, очистку окружающей среды от загрязняющих частиц, разработку лекарств и создание "лаборатории на частицах" - лаборатории, которая микроскопическая лаборатория, предназначенная для проведения диагностики в местах, доступных только для микрочастиц."