Végre elkészült a mikrorobotokat meghajtó motor

Ausztrál kutatóknak sikerült megoldani, hogy egy mikroméretű motor elég erőt fejtsen ki a szervezetben való mozgáshoz. Az eredmény nagy lépés a mikrorobotok orvosi alkalmazása felé, bár példát egyelőre csak sci-fi-ből ismerünk.

Számos olyan zug van az emberi szervezetben, ahová a mai sebészeti eszközökkel nem lehet kíméletesen eljutni. A jövőben a mikro- és nanorobotok jelenthetik erre a megoldást (a mikrométer a méter milliomod, nanométer a méter milliárdod része).

Nanorobotokról, nanomedicináról már eddig is sokszor olvashattak rovatunkban. Ígéretes kísérleti eredmények vannak már olyan alkalmazásokkal, amelyek során egy mesterségesen előállított nanoszerkezethez ("nanorobothoz") gyógyszermolekulát és egy tumorsejteket felismerő molekulát kapcsolnak, és a véráramba kerülve ezek megtalálják a célpontokat.

Ez a mozgás azonban passzív, a nanorobotok csak "sodródnak" a vérben. Ha olyan alkalmazásban gondolkodunk, amikor a robotoknak majd aktív mozgással kell eljutniuk valahová - például az agy mélyére, hogy valamilyen mechanikai beavatkozást végezzenek -, akkor meghajtásra, motorra is szükség van.

Ilyen méretekben a hagyományos elektromotorok nem alkalmazhatók, mert ezek már a milliméteres tartományban sem hatékonyak. Az elmúlt évek kutatásai alapján kiderült, hogy a megoldást az úgynevezett piezoelektromos anyagok jelenthetik. Vannak olyan kristályok, amelyekben összenyomás hatására elektromos feszültség keletkezik, illetve fordítva: elektromos feszültség hatására alakváltozás jön létre rajtuk: a kristály összehúzódik vagy kitágul. Ilyen kristály például a kvarc. A rákapcsolt feszültségnek köszönhetően e megnyúlás és összenyomódás többször előfordul, mely hatására rezgőmozgást végez a kristály - írja a Wikipedia. Ez az "előre-hátra" történő, lineáris mozgás azonban nem alkalmas meghajtásra, valamilyen módon körmozgássá kell alakítani.

Ennek eddigi legkisebb méretekben történő megvalósításáról számoltak be most ausztrál kutatók a Journal of Micromechanics and Microengeneering című szaklapban. James Friend és kollégái (Monash University, Ausztrália) egy olyan szerkezetet készítettek, amelynek állórésze mindössze 250 mikrométer átmérőjű, azaz a milliméter negyede. A motor kimenő teljesítménye 4,25 mikrowatt, ami a kutatók szerint elég lehet a kisebb emberi artériákban való mozgáshoz is - ezt azonban még bizonyítaniuk kell.

A motor szerkezete a baktériumok egyik mozgásszervéhez, az ostorhoz (flagellumhoz) hasonló. A bakteriális flagellumok egy sejtmembránba ágyazott parányi motort tartalmaznak, ami a hozzá kapcsolódó, sejten kívül elhelyezkedő helikális filamentumot (csigavonalban tekeredő szálat) propellerként forgatva hajtja előre a baktériumot - olvasható a Pannon Egyetem honlapján, ahol szintén folynak kutatások a bakteriális flagellumok szerkezetének és működésének felderítésére, komponenseik lehetséges technológiai alkalmazásának vizsgálatára. Ehhez hasonló rendszerben helyezték el a kristályokat, így alakult ki az állórész egyik végén a forgó mozgás. (Érdemes megemlíteni, hogy a szerkezet mérete jóval nagyobb, mint a baktériumostor, tehát nem nanomotorról van szó. A valódi nanomotorokkal folytatott kísérletekben az élő szervezetben lévő molekulákat próbálnak úgy összerakni, hogy kialakuljon a forgó mozgás.)

Bár az alkalmazásra még várni kell, a kutatók várakozásait jelzi, hogy az eddigi rekordenél 70%-kal kisebb motor a Proteus nevet kapta, a Fantastic Voyage (Fantasztikus utazás) című 1966-os sci-fi egy milliméterre zsugorított járművéről, amelyet egy haldokló beteg vérébe fecskendeznek be, hogy megmentsék.

A teljes, szabadon hozzáférhető (angol nyelvű) publikáció itt olvasható, képekkel és a működést magyarázó ábrákkal.