Более ранние попытки использовать капли в качестве медицинских носителей оканчивались неудачей. Они могли передвигаться в теле только пассивно, например, с током крови. Однако ситуация меняется, если использовать так называемые капли Януса.

Названные в честь двуликого римского божества, эти частицы состоят из двух частей, отличающихся по свойствам. Первая богата водой и служит «двигателем», вторая несет этанол и поверхностно-активные вещества.

Капли Януса формируются в три этапа, которые занимают десять-пятнадцать минут. На каждом они по-разному взаимодействуют с окружающей средой. Сначала это однородные капли, которые состоят из смеси вода-этанол. Их помещают в масляную фазу, обогащенную поверхностно-активными веществами.

Этанол постепенно покидает каплю и растворяется в масляной фазе. Это вызывает эффект Марангони — миграцию жидкости из областей с низким поверхностным натяжением в области с высоким. На первом этапе поток Марангони двигает каплю вперед.

В свою очерень, поверхностно-активные вещества из масляной фазы перемещаются внутрь капли. В конце второго этапа она превращается в типичную двойную каплю Януса  Наконец, на третьем этапе поверхностное натяжение в задней части капли увеличивается, в результате чего жидкость из передней части мигрирует туда. Это приводит к движению всей частицы.

Немецкие исследователи внимательно изучили движение капель Януса внутри экспериментальной установки. Особое внимание они обращали на их взаимодействие с препятствиями в зависимости от стадии развития. Поскольку продолжительность каждого этапа можно контролировать, меняя размер капли и концентрацию этанола в ней, движение частицы поддается программированию.

Ученые проверили, насколько хорошо умные капли могут служить переносчиками активных веществ. В качестве груза они поместили в внутрь этаноловой субъединицы молекулы ДНК. Опыт показал, что такая система способна целенаправленно доставлять молекулы, обходя возникающие на пути препятствия.

Задачи, которые умеет решать умная капля, пока очень просты. Однако исследователям впервые удалось запрограммировать активный носитель на доставку полезного груза. Это важный шаг к созданию недорогой и простой в производстве «волшебной пули».

Физика не впервые приходит на помощь врачам. Немецкий стартап планирует использовать для борьбы с бактериями пластырь, содержащий холодную плазму. Это экзотическое состояние вещества не только уничтожает возбудителей инфекции, но и ускоряет заживление ран.