Thế giới vi sinh vật là một thế giới mà từ trước đến nay hầu như khả năng tương tác của con người còn rất hạn chế. Chúng ta chỉ có thể quan sát sự biến đổi tự nhiên của chúng thông qua kính hiển vi và tương tác một cách giới hạn thông qua biến đổi môi trường. Thế nhưng các kỹ sư tại Đại Học Illinois, dẫn đầu bởi Giáo Sư Taher Saif – thuộc khoa Khoa Học và Công Nghệ, đã tìm một cách khác để tiếp cận thế giới này với một robot sinh học siêu nhỏ, kết hợp giữa vật liệu cơ khí và công nghệ tế bào vốn đang rất phổ biến hiện nay. Đây có thể là một nền tảng cho các thế hệ robot sinh học phức tạp hơn trong tương lai.
Nhóm nghiên cứu đã tạo ra một robot sinh học gồm hai phần tách biệt: phần đầu và đuôi cử động – hình dạng giống với một sinh vật đơn bào có roi. Một trong những ví dụ dễ hiểu nhất đó là tế bào giao tử đực hay tinh trùng của người. Trên thực tế robot này có kích thước chiều dài khoảng 2mm, lớn hơn tế bài giao tử đực (khoảng 55um) khá nhiều. Các bộ phận đều được tạo ra từ vật liệu polymer dẻo được biết đến với tên polydimethylsiloxane. Phần đầu và phần trước đuôi được phủ fibronectin, một loại protein tham gia vào việc tạo thành màng tế bào. Fibronectin sẽ giúp các tế bào cơ tim của chuột được đặt ở gần khu vực liên kết giữa đầu và đuôi giữ vững liên kết với nhau. Các tế bào này sẽ tự sắp xếp và hòa nhịp đập với nhau để tạo ra các cử động lên xuống của chiếc đuôi, từ đó giúp cho robot có thể cử động tiến lên phía trước trong dung dịch. Tốc độ bơi của robot này đạt 5-10um/s.
Theo Giáo Sư Saif, khả năng tự tổ chức của các tế bào là một điểm rất đáng chú ý của robot sinh học. Mặc dù phương thức liên kết, thông tin giữa các tế bào còn nhiều điểm chưa rõ ràng. Nhưng để robot có thể cử động thì các tế bào cần thiết phải có cùng nhịp đập và theo cùng một hướng với nhau. Và tại đây, chúng đã làm được điều đó một cách rất tự nhiên.
Nhóm nghiên cứu cũng đã tạo ra một mô hình khác của robot này với hai đuôi. Qua thử nghiệm cho thấy, mô hình mới có tốc độ bơi nhanh hơn mô hình cũ khá nhiều, khoảng 81um/s. Ngoài ra, việc trang bị nhiều đuôi cũng mở ra tiềm năng điều hướng cho robot trong tương lai. Nhóm nghiên cứu hy vọng robot sinh học trong thời gian tới sẽ có khả năng cảm nhận các hóa chất, ánh sáng.. và có thể điều khiển hướng đi, từ đó ứng dụng trong các ứng dụng y tế hoặc môi trường, ví dụ như đưa các loại thuốc hay tiến hành phẫu thuật tiếp cận, tấn công tế bào ung thư…
Dự án robot sinh học có khả năng bơi được này là một phần trong Tổ Chức Khoa Học Quốc Gia- hỗ trợ bởi Trung Tâm Khoa Học Công Nghệ về Các Hoạt Động Nổi Bật trong Hệ Thống Tế Bào Tích Hợp, nơi mà vào năm 2012 đã tạo ra một robot sinh học có khả năng bước đi.
Nghiên cứu được đăng trên tạp chí Nature Communications.
Trungmaster, theo Sciencedaily
B.J.Williams, M. Taher A. Saif, et al, “A self-propelled biohybrid swimmer at low Reynolds number”, Nature Communications, January 2014
