Сложная работа по модификации клеток в лаборатории может стать проще — и доступнее — благодаря технологии, разработанной исследовательской группой в Китае. Согласно статье, опубликованной в научном журнале Small, команда Государственной ключевой лаборатории робототехники в Шэньяне, в северо-восточной провинции Ляонин, эффективно превратила газовый пузырь в воде в робота, который может работать в мельчайших масштабах с беспрецедентной точностью.
Команда, возглавляемая Дай Лико, создала пузырчатого бота с точно контролируемым лазерным лучом. Пузырь шириной всего в несколько микрометров мог выполнять широкий спектр задач в среде с высоким содержанием воды, такой как изготовление искусственной ткани поверх тестового лотка или модификация зародыша.
«Микро-пузырьковый робот … может быть полезен для трансплантации тканей, регенеративной медицины и биологических исследований”, — говорится в статье.
Целью разработки является решение проблемы обработки чрезвычайно мелких предметов в лаборатории, что обычно выполняется с помощью иглы, с которой работают технические специалисты с многолетним стажем и долгие часы работающие под микроскопом.
Даже в самых опытных руках образцы часто повреждаются в процессе. Отсутствие эффективных инструментов является одной из причин роста искусственных тканей, и клонирование остается медленным, дорогостоящим и подверженным неудачам. Как правило, выживает менее 10 процентов клонированных организмов.
Ученые надеются, что их пузырьковый бот в конце концов преодолеет эти ограничения, но на данном этапе это остается сложной операцией, требующей идеальной комбинации температуры, времени и типа лазерной линзы, согласно исследованию. Пузырь формируется высокой температурой, генерируемой лазером, причем сила луча определяет его размер. И когда луч движется, пузырь следует за ним.
Перемещение пузыря представляло собой еще одну проблему для исследовательской группы, которая обнаружила, что он оставался стабильным только в течение нескольких минут, ограничивая время, которое он мог быть использован для манипулирования и сборки микроструктур.
Ученые разработали модель для прогнозирования физических характеристик и поведения пузырьков, с помощью которых они смогли достичь точного контроля над пузырьковым ботом для выполнения широкого круга задач. Например, с помощью пузыря-бота команда смогла сдвинуть строительный блок из искусственной ткани, повернуть его, заставить плоский кусок встать прямо или сложить разные фигуры вместе, как пазл. Есть еще возможности для совершенствования, прежде чем технология будет готова для широкого применения.
«Трехмерные манипуляции не всегда были успешными каждый раз … чем больше размер (объекта), тем ниже вероятность успеха (и) тем больше времени требуется для успешной манипуляции», — пишут исследователи.
Хе Ронг, доцент школы микроэлектроники Шанхайского университета Цзяотун, сказала, что технология, разработанная командой Дая, была инновационной и «очень сложной».
«Не многие лаборатории могут повторить свою работу. Это требует передовой лазерной системы и другого сложного оборудования, и все они должны работать без сбоев », — сказала оно.
Но в будущем он увидел большой потенциал для технологии пузырьковых ботов, которая на данный момент еще только зарождается. «Он может использоваться во многих областях, которые включают микроскопическую сборку и манипуляции… такие как клонирование и искусственные органы», — сказала она.