Technologie mikroskopických hydrobotů. Kredit: Nebahat Yenihayat / EPFL

Lidské tkáně nevisí ve vzduchoprázdnu. Ve skutečnosti zažívají celou řadu mechanických podnětů, které mohou ovlivnit jejich kondici, a také schopnost vykonávat fyziologické funkce, k nimž jsou tyto tkáně předurčeny. Týká se to třeba ochrany orgánů před zraněním a mnoha dalších mechanismů. Pokud živé lidské tkáně, ať už v těle nebo v laboratoři dostávají vhodné mechanické podněty, tak to může velmi dobře posloužit výzkumu fungování různých částí těla a rozvoje různých onemocnění.

Selman Sakar. Kredit: Alban Kakulya / EPFL.

Selman Sakar ze švýcarského Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) a jeho výzkumný tým vyvinul důmyslné mikrostrojky, které dovedou mechanicky dráždit živé buňky a malé kousky tkáně. Tyto pozoruhodné nástroje jsou poháněny umělými svaly o velikosti buňky a mohou provádět složité manipulace a úkony v mikroskopickém měřítku. Výzkum Sakarova týmu uveřejnil časopis Lab on a Chip.

Mikrostrojky se skládají z mikroaktuátorů a měkkých hydrogelových robotických dílů, které jsou bezdrátově aktivovány pomocí laserových paprsků. Jejich součástí mohou být i mikrokapalinové čipy. S takovou výbavou pak hydroboti mohou provádět sofistikované testy v živých tkáních, které zahrnují jak mechanické, tak i biochemické podněty.

Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne. Kredit: Mediacom EPFL

Sakar a spol. své hydroboty vymysleli, když sledovali pohybové ústrojí v akci. Napadlo je, že vytvoří modulární systém, který budou pohánět stahy mikroaktuátorů a deformace měkkých součástí. Jejich systém zahrnuje řadu hydrogelových komponent, které je možné skládat, jako kdyby šlo o kostičky Lego. Různými kombinacemi mikroaktuátorů a měkkých částí je přitom možné vytvořit rozmanité složitě stavěné mikroskopické hydroboty.

Pokud na hydroboty Sakarova týmu posvítí blízce infračervené záření, tak se jejich mikroaktuátory rychle a efektivně stahují. Díky tomu jsou badatelé schopni na dálku aktivovat větší počet takových mikroaktuátorů na rozmanitých místech. Takový postup přitom přináší výjimečné výsledky. Mikroaktuátory zvládnou každý cyklus svého stahu a uvolnění během milisekund.

Mikroskopičtí hydroboti byli vyvinuti jako super pomůcka pro základní výzkum tkání. Jejich technologie ale vyloženě svádí k praktickému využití. Určitě po nich nadšeně sáhne biomedicína, která hydroboty využije jako miniaturní implantáty, které budou mechanicky stimulovat tkáně na vhodných místech. Tím mohou hydroboti podpořit léčbu anebo také působit preventivně proti nějakému onemocnění či poškození. Náležitě vybavení hydroboti by rovněž mohli v případě potřeby do tkání vypouštět biologicky aktivní látky. 

Video:  Gummy-like robots to help prevent disease


Literatura
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne 8. 2. 2019, Lab on a Chip online 4. 2. 2019.