Подобно тому, как формируются сложные живые организмы, молекулярные роботы черпают форму и функциональность из собранных молекул. Такие роботы могли бы найти важное применение, например, для лечения и диагностики заболеваний in vivo.

Первая задача при создании молекулярного робота такая же, как и самая основная потребность любого организма: тело, которое удерживает все воедино. Но изготовление сложных конструкций, особенно на микроскопическом уровне, оказалось инженерным кошмаром, и в настоящее время существует множество ограничений на то, что возможно.

Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа из Университета Тохоку разработала простой метод создания молекулярных роботов из искусственных многоклеточных тел с использованием молекул, которые могут организовываться в желаемую форму.

Команда, в которую входят доцент Шин-Итиро Номура и постдокторант Ричард Арчер с кафедры робототехники Высшей инженерной школы, недавно сообщила о своем прорыве в публикации Американского химического общества, Ленгмюр.

"Наша работа продемонстрировала простую технологию самосборки, в которой используются фосфолипиды и синтетические поверхностно-активные вещества, нанесенные на гидрофобную силиконовую губку", - сказал Арчер.

Когда Номура и его коллеги ввели воду в губку с липидным покрытием, гидрофильные и гидрофобизирующие силы позволили липидам и поверхностно-активным веществам собраться вместе, тем самым позволив воде впитаться. Затем губку помещали в масло, самопроизвольно образуя стабилизированные капли воды микронного размера по мере удаления воды из твердого носителя. При попадании из пипетки на поверхность воды эти капли быстро собираются в более крупные плоские макроскопические структуры, подобно кирпичам, собирающимся вместе, образуя стену.

"Разработанная нами технология позволяет легко создавать структуры сантиметрового размера из набора отсеков микронного размера и может быть выполнена с использованием более чем одного типа капель", - добавляет Арчер. "Используя разные губки с водой, содержащей разные растворенные вещества, и формируя разные типы капель, капли могут объединяться, образуя гетерогенные структуры. Такой модульный подход к сборке открывает практически безграничные возможности."

Команда также могла бы превратить эти тела в управляемые устройства с индуцированным движением. Для этого они ввели магнитные наночастицы в гидрофобные стенки многокамерной конструкции. Арчер говорит, что такой многокомпонентный подход к проектированию роботов позволит создавать гибкие модульные конструкции с множеством функциональных возможностей и может по-новому определить, какими мы представляем себе роботов. "Будущая работа здесь приблизит нас к новому поколению роботов, которые собираются из молекул, а не выковываются из стали, и используют функциональные химикаты, а не кремниевые чипы и двигатели".