Как отмечают исследователи, большинство существующих магнитных микророботов способны выполнять лишь одну или две задачи, тогда как новое устройство объединяет сразу пять функций в одном корпусе. Робот управляется дистанционно с помощью слабых магнитных полей и может перемещаться по мягким тканям, разрезать биологические структуры, доставлять лекарственные вещества, захватывать и удерживать образцы, а также генерировать тепло.
Конструкция основана на мягких силиконовых материалах PDMS и Ecoflex, в которые встроены микроскопические магнитные частицы. Они реагируют на внешние магнитные поля, позволяя изменять поведение устройства в зависимости от ориентации магнитного сигнала.
Робот управляется с помощью магнитного модуля, который может намагничиваться, размагничиваться и снова намагничиваться в разных направлениях. Каждое направление магнитного поля активирует отдельную функцию устройства.
Кроме того, разные части робота спроектированы так, чтобы реагировать на магнитные сигналы независимо друг от друга. Это позволяет избежать ситуации, когда всё устройство движется как единый магнит — распространённой проблемы большинства миниатюрных роботизированных систем.
Дополнительная степень свободы, включая вращение вокруг собственной оси, обеспечивает роботу более точную навигацию в узких и сложных анатомических пространствах.
Команда протестировала робота на куриной печени и желатиновых материалах, имитирующих мягкие биологические ткани. Робот разрезал ткани, высвобождал частицы лекарств, собирал и сохранял образцы, а также генерировал локальное тепло с помощью магнитной индукции. Исследователи считают, что возможность нагрева может лечь в основу методов магнитной гипертермии, которые изучаются для лечения рака.
Ученые также проверили биосовместимость материалов: после контакта с клетками человеческой кожи более 99% клеток остались жизнеспособными, что указывает на низкую токсичность в лабораторных условиях. Команда работает над интеграцией робота с системами медицинской визуализации и сотрудничает с хирургами, чтобы оценить его потенциальное применение в реальных клинических сценариях.
