Microrobot được điều khiển bằng miếng vá kim loại có thể giao thuốc và làm sạch ô nhiễm

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Colorado Boulder đã tiên phong trong một kỹ thuật tiên tiến để chế tạo ra những hạt cực nhỏ có thể hoạt động như chú rô-bốt tí hon, một bước đột phá có thể tác động đáng kể đến các lĩnh vực y sinh và môi trường.

Nghiên cứu sáng tạo này, được giới thiệu trên tạp chí Nature Communications, giới thiệu một phương pháp chế tạo mới kết hợp công nghệ in ba chiều có độ chính xác cao—được gọi là quang khắc hai photon—với kỹ thuật in lưới vi mô. Quy trình này cho phép in đồng thời cả hạt và khuôn in tương ứng. Sau khi in, một lớp kim loại mỏng như vàng, bạch kim hoặc coban được lắng đọng qua các lỗ của khuôn in. Sau khi gỡ bỏ khuôn in, mỗi miếng vá kim loại sẽ bám vào các hạt, tạo ra cấu trúc vi mô có chức năng cao.

Những hạt đó, không thể nhìn thấy bằng mắt thường, có thể được sản xuất theo hầu hết thiết kế và có thể có hoa văn bề mặt nhỏ tới 0,2 micron, khiến chúng mỏng hơn 500 lần so với sợi tóc của con người. Các miếng vá kim loại đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát chuyển động của từng hạt khi chúng chịu tác động của trường điện từ hoặc khi chúng gặp phải gradient hóa học.

"Hình dạng của mảng bề mặt cung cấp cho các hạt thông tin về nơi cần đến", Trợ lý Giáo sư Wyatt Shields, tác giả chính của nghiên cứu, giải thích. "Cho đến nay, chúng ta vẫn chưa có phương pháp hiệu quả nào để kiểm soát chính xác hình dạng của các mảng đó".

Với khả năng mới tìm thấy này, những ứng dụng tiềm năng của hạt siêu nhỏ trên là rất lớn. Ví dụ, chúng có thể tăng cường việc cung cấp thuốc trong cơ thể con người, do đó cải thiện hiệu quả điều trị hoặc chúng có thể hỗ trợ khắc phục chất ô nhiễm trong môi trường.

Nhóm nghiên cứu bao gồm Kendra Kreienbrink, tác giả đầu tiên và là nghiên cứu sinh tiến sĩ khoa học vật liệu và kỹ thuật tại Phòng thí nghiệm Shields, cùng với sinh viên đại học Zoe Cruse, người học kỹ thuật hóa học, sinh học & khoa học máy tính, và Alisha Kumari, chuyên ngành kỹ thuật y sinh.

"Nghiên cứu này không chỉ nêu bật những tiến bộ thú vị có thể có trong lĩnh vực hạt hoạt động và rô-bốt siêu nhỏ thông qua chế tạo vi mô phi truyền thống", Shields nói thêm, "mà còn nhấn mạnh giá trị của việc hướng dẫn sinh viên đại học ngay từ đầu sự nghiệp nghiên cứu của họ, điều này có thể dẫn đến những kết quả đột phá".

Ý nghĩa của nghiên cứu rất quan trọng, đánh dấu một bước tiến trong thiết kế và sử dụng các hạt vi mô trong ứng dụng thực tế, đặc biệt là ở lĩnh vực y học và khoa học môi trường.