Золото и клеточные мембраны стали микророботом для борьбы с бактериями
Американские исследователи создали медицинского микроробота из золотой частицы, покрытой гибридной мембраной, которая, в свою очередь, сделана из мембран эритроцитов и тромбоцитов. Робот способен захватывать опасные бактерии и производимые ими токсины, а его движением в организме можно управлять с помощью ультразвука, рассказывают авторы в журнале Science Robotics.
Ученые разрабатывают не только больших роботов, но и микроскопических, предназначенных в том числе для работы внутри организма человека. Они могут решать разные задачи — например, выполнять точечную доставку лекарств или захват отдельных клеток. Поскольку создавать искусственные двигатели и сенсоры для таких маленьких роботов очень сложно, нередко разработчики оснащают их элементами из живых организмов. К примеру, в прошлом году немецкие исследователи превратили сперматозоид в гибридный доставщик лекарства к раковой опухоли.
Группа ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего под руководством Джозефа Ванга (Joseph Wang) использовала похожий подход и создала микроробота, использующего натуральные клеточные мембраны для захвата бактерий и токсинов. Авторы решили нацелить робота на грамположительные бактерии, в частности, на золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus). Эти бактерии выделяют порообразующие токсины, создающие в клеточных мембранах отверстия, которые могут приводить к лизису.
Исследователи смогли создать робота, который захватывает как сами бактерии, так и выделяемые ими токсины. Поскольку в организме грамположительные бактерии зачастую связываются с тромбоцитами, а порообразующие токсины с эритроцитами, ученые решили объединить их свойства, создав гибридную мембрану. Они взяли раствор с эритроцитами и тромбоцитами, и смешали его с помощью ультразвука, создав из них единые везикулы из мембран двух типов. После того, как этот раствор смешали с вытянутыми золотыми частицами длиной около двух микрометров, мембраны самопроизвольно закреплялись вокруг частиц.
Управлять движением робота можно с помощью ультразвука — он двигается в противоположном от излучателя направлении. Авторы показали эффективность двигающихся роботов, сравнив их со статичными. Ученые поместили роботов в среды, содержащие штамм золотистого стафилококка и одну из групп двигали ультразвуком. Затем они сравнили количество пойманных бактерий с помощью флуоресцентного маркера и увидели, что в группе двигавшихся частиц интенсивность свечения в 3,5 раза выше. Кроме того, исследователи проверили действие роботов на токсины бактерии и выяснили, что присутствие в растворе с эритроцитами таких роботов приводит к заметно меньшему уровню гемолиза — на 5,5 процентов.
Недавно немецкие ученые создали другого робота на основе живых клеток. Они присоединили бактерию кишечной палочки с жгутиками к эритроциту, содержащему лекарство, а также суперпарамагнитные частицы. В результате авторы создали конструкцию, в которой бактерия отвечает за движение вперед, а эритроцит корректирует направление под действием внешнего магнитного поля.
Григорий Копиев
Он предназначен для разгрузки грузовых полуприцепов и контейнеров
Японская компания Mujin, занимающаяся разработкой роботов для работы на складах и систем управления для них, показала работу своего робота TruckBot, предназначенного для разгрузки содержимого трейлеров и грузовых контейнеров. Видео доступно на YouTube-канале компании. Разгрузка содержимого автомобильных полуприцепов и грузовых контейнеров на складах и в логистических центрах может требовать довольно много времени, выступая в роли «бутылочного горлышка», из-за которого в цепочке поставок возникают задержки. Кроме того, зачастую эта физически изнурительная работа выполняется рабочим персоналом вручную, что может представлять угрозу для здоровья людей. Решением этих проблем мог бы стать робот TruckBot, который разрабатывается японской компанией Mujin. Основанная в 2011 году в Токио компания специализируется на создании роботов для складских и логистических работ, а также разработке систем управления для них. Робот TruckBot предназначен для разгрузки грузовых прицепов и контейнеров. Основной элемент его конструкции — подвижная грузовая стрела с транспортерными лентами и роликами наверху. Стрела может отклоняться по вертикали и горизонтали, а также двигаться вперед вместе с рамой робота, проникая вглубь разгружаемого грузового контейнера или прицепа на расстояние до 15 метров. Система управления определяет с помощью камер положение объекта в грузовом контейнере. После этого стрела подводится к объекту и с помощью вакуумных присосок захватывает, подтягивает и устанавливает его на транспортерную ленту. По ней груз попадает на конвейер, установленный позади робота, который перемещает его дальше, например, на сортировку. Таким образом TruckBot способен разгрузить 1000 единиц груза, каждый массой до 22 килограмм за час работы. TruckBot может работать самостоятельно или быть частью группы, состоящей из нескольких роботов разного назначения и конвейеров, объединенных в единую систему, предназначенную для разгрузки, погрузки, сортировки, паллетирования и депаллетирования грузов. Для управления этой системой служит другая разработка компании — система управления MujinController. Использование специализированных роботов, таких как TruckBot, разработанных для выполнения одной конкретной задачи, способно повысить эффективность работы. Однако, их установка может потребовать внесения изменений или даже перестройки помещений. Человекоподобные роботы, созданием которых в последнее время занимается все больше компаний, будут лишены такого недостатка. Благодаря своей антропоморфности они способны передвигаться по тем же помещениям и взаимодействовать с теми же инструментами, что и люди, без необходимости что-либо специально изменять. Например, недавно американская компания Apptronik представила раннюю версию человекоподобного робота Apollo для складской работы.