Nanomachines, son!

Лето закончилось, пора возвращаться к рассказам о наномире. В прошлый раз я рассказывал про самого маленького робота, который может передвигаться сам по себе. Однако, как справедливо отметили в комментариях, размер в 0,5 миллиметра совсем не нано, но он хоть похож на робота. Сегодня я расскажу о самом маленьком роботе в мире, занесенным в книгу рекордов Гиннеса в 2018ом году, которому не составляет труда перемещаться по человеческому организму, да и стальные мышцы из него тоже можно сделать.

Итак, в первом ряду на картинке перед нами некоторая шарообразная штука меньше 120 нм в диаметре, по форме, лично мне, больше напоминающая картофелину. Каждый столбец на картинке соответствует одному из ракурсов, это одна и та же наночастица. Причем сходство с корнеплодом у нее не только внешнее, но и структурное: наноробот состоит из магнитной сердцевины и сегнетоэлектрической кожуры. Именно такая ядро-оболочечная компоновка позволяет нашей картошке стать роботом, способным выполнять конкретные задачи.

Начнем с магнитного ядра, поскольку оно – и приемник сигнала, и движущая сила. В качестве управляющего сигнала у нас выступает, конечно же, внешнее магнитное поле: куда оно направит робота, туда он и поползет. Но магнит внутри не простой, а полужидкий, значит, может менять форму, если навести на него магнитное поле особой геометрии. Во 2 и 3 ряду как раз показано, куда оно направлено, между картинками дополнительно сделан цветовой компас. А дальже уже начинается магия сегнетоэлектричества. По своему определению, сегнетоэлектрик – это материал, обладающий упорядоченным расположением электрических зарядов (поляризацией). Изменяя форму сегнетоэлектрической оболочки, мы меняем и расположение зарядов, грубо говоря, одна сторона получит положительный, а вторая отрицательный (4ый ряд, чем ярче, тем больше +, а чем темнее, тем больше -). В наномире этого вполне достаточно, чтобы ухватить клетку или крупную молекулу и утащить ее с собой.

На данный момент это самый точечный инструмент по доставке лекарств в клетки в распоряжении человечества, однако как им пользоваться с хоть сколько-нибудь заметной эффективностью – вопрос будущего.

DOI: 10.1038/s41598-018-20191-w