Инженеры совершили прорыв в создании безопасных шелковых "микроракет" для биологических сред
Исследователи из Университета Шеффилда совершили крупный прорыв в разработке микроскопических плавающих устройств из шелка, которые являются биоразлагаемыми и безвредными для биологических систем. Это стало возможным благодаря инновационному методу 3D струйной печати.
Ключевые преимущества технологии
- Безопасность и биосовместимость: Устройства изготовлены из нетоксичных материалов — шелка и природного фермента каталазы. Они не нанесут вреда живым тканям.
- Потенциал для медицины: В будущем такие микроракеты могут использоваться внутри человеческого тела для доставки лекарств или поиска раковых клеток.
- Простота и экономичность: Новая технология печати дешевле и проще в производстве по сравнению с предыдущими методами.
Как устроены и работают микроракеты
- Размер: Длина — 300 микрон, диаметр — 100 микрон (примерно толщина человеческого волоса).
- Производство: Используется метод реактивной струйной печати. Принтер послойно формирует колонну ракеты из раствора растворенного шелка, смешанного с ферментом.
- Формирование: Нанесение метанола на напечатанный раствор запускает реакцию, в результате которой образуется жесткая структура ракеты. Фермент оказывается заперт внутри решетки из шелка.
- Движение: Фермент (катализатор) вступает в реакцию с молекулами топлива в биожидкости, производя пузырьки газа. Эти пузырьки создают тягу и заставляют ракету "плыть" вперед.
Значение разработки
Это первый случай производства микроракет с помощью реактивной струйной печати. Использование фермента в качестве катализатора и шелка в качестве материала устраняет ключевые барьеры для выхода технологии из лаборатории: дороговизну, сложность производства и низкую биосовместимость предыдущих устройств из полистирола, углеродных нанотрубок или металлов.
Цитата исследователя: Д-р Сюйбо Чжао отмечает: "Используя полностью биоразлагаемые природные компоненты, наши устройства гораздо более биосовместимы... Техника струйной печати также позволяет нам цифровым способом задавать форму ракеты до ее производства, что упрощает оптимизацию для контроля движения".
Исследование было поддержано грантами Совета по инженерным и физическим наукам (EPSRC). Статья опубликована в журнале Small.