Prvi put: mikroroboti samostalno plivaju kroz turbulentne tokove

Timin istraživača iz Leipziga prvi je put dokazao da sintetske mikroplivačice mogu samostalno usmjeravati kretanje kroz turbulentne tekućine, koristeći samo vlastiti oblik tijela. Metoda temeljena na strojnom učenju izbjegava složene vanjske senzore koji inače zakompliciraju miniaturizaciju.

Mikroplivačice promjera samo jednog mikrometra, pokretane asimetričnom laserskom rasvjetom, naučile su navigirati u realnom vremenu unutar pedesetak epizoda, usprkos tokovima četiri puta jačima od njihove brzine. Profesor Frank Cichos i njegov tim koristili su algoritam učenja pojačanoga za treniranje bez direktne informacije o smjeru toka – potpuno senzorski nezavisno.

Ovaj pristup uklanja klasičnu prepreku u dizajnu mikrorobota: umjesto dodatnih senzora, tijelo samog uređaja postaje osjetilni organ. Struktura od melamina i zlatnih nanočestica omogućava fizičku interakciju s fluidom koja se interpretira kao navigacijska povratna informacija.

Za razliku od bioloških prethodnika koji su evoluirali milijunima godina, ovi sintetski sistemi upravo su počeli učiti brzo kao i jednostavna bića – ali sa značajkom industrijske skalabilnosti.

Demo je impresivan, no pitanje glasi: koliko je toga izdržljivo u realnim uvjetima? U laboratoriju su uvjeti precizno kontrolirani, što olakšava učenje i kalibriranje algoritama.

Međutim, biološki fluidi poput krvi imaju turbulentne zone, promjenjivu gustoću i organska onečišćenja koja nisu prisutna u eksperimentu. Trenutno nisu testirani u uvjetima koji uključuju imunološki odgovor ili dugotrajnu izloženost fizičkim silama unutar ljudskog tijela.

Nadalje, energijski izvor mora biti ultra-minijaturan – današnja rješenja zahtijevaju lasersko zračenje, što je u kliničkoj praksi praktički neizvedivo. Stvarna primjena tek je u fokusu.

Autonomni mikroroboti mogli bi revolucionirati lokaliziranu terapiju, primjerice za kemoterapiju direktno u tumor bez sistemskog djelovanja. Ipak, regulatorna tijela i dalje traže pouzdane kontrole, a samorješavajuće sisteme teško je certifikacijski validirati.

Do masovne upotrebe potrebno je riješiti problema balističkog ponašanja mikrouređaja u krvi, što trenutačni demo ne razotkriva.

Iako je ovo otkriće zanimljivo, još uvijek postoje brojni izazovi koji trebaju biti riješeni prije nego što se mikroroboti mogu koristiti u stvarnim uvjetima. Međutim, potencijal koji ovo ima je velik i vjerojatno će dovesti do značajnih promjena u načinu na koji se pristupa različitim medicinskim i tehničkim problemima.