Нанороботы научились следовать по химическому следу друг за другом

Схема, иллюстрирующая сигнальное поведение двух ферментных систем. Автор: Cell Reports Physical Science (2025). DOI: 10.1016/j.xcrp.2025.102666

Исследователи из Университета Пенсильвании продемонстрировали первые шаги в создании микроскопических частиц, способных выполнять специализированные задачи, такие как целевая доставка лекарств.

В эксперименте одна группа частиц следовала по «химическим хлебным крошкам», оставленным другой группой частиц. Это стало возможным благодаря новому микрофлюидному устройству, которое позволило наблюдать за частицами значительно дольше, чем раньше.

Увеличенное время наблюдения позволило команде увидеть, как одна группа частиц следует по химическому градиенту, создавая при этом другой химический градиент, по которому движется вторая группа. Такая система потенциально может использоваться для целевой доставки лекарств, где одна группа частиц идентифицирует местоположение, а затем сигнализирует второй группе для доставки груза.

В эксперименте частицы, покрытые ферментом кислой фосфатазой (AcP), двигались к химическому градиенту глюкозо-6-фосфата (G6P), который они преобразуют в глюкозу, привлекающую частицы, покрытые ферментом глюкозооксидазой (GOx). Автор: Cell Reports Physical Science (2025). DOI: 10.1016/j.xcrp.2025.102666

Новое микрофлюидное устройство команды состоит из крошечных каналов, вытравленных в полимерном блоке, что позволяет манипулировать чрезвычайно малыми объемами жидкостей. Исследователи могут наблюдать за движением частиц в каналах в течение нескольких минут с помощью флуоресцентного микроскопа.

Как объяснил руководитель исследовательской группы Аюсман Сен: «Мы пытаемся создать автономные частицы, которые могут выполнять различные задачи. Вдохновением служат общественные насекомые, такие как муравьи, где существует разделение труда».

Одна частица, следующая за другой, подобно хищнику, преследующему добычу, является примером невзаимного взаимодействия. Это кажущееся нарушение третьего закона Ньютона о равных и противоположных взаимодействиях, которое обычно наблюдается только в живой материи.

В перспективе эти принципы могут привести к разработке систем, где противоопухолевые препараты будут доставляться непосредственно к опухоли, в отличие от современных химиотерапевтических препаратов, воздействующих на весь организм.