Хаос. Нелинейная динамика

Сотрудники Питсбургского университета (США) смоделировали взаимодействия в группах искусственных клеток - полимерных микрокапсул, которые могут формировать объединения и двигаться сообща, перемещая некий полезный груз.

По замыслу авторов, микрокапсулы должны взаимодействовать, выделяя наночастицы, и оставлять за собой химический след, по которому идут другие клетки. Сигнальные капсулы выделяют наночастицы одного вида (на расположенном ниже видео они показаны синим), а ведомые - противоположного (выделены красным). Появление красных частиц останавливает выброс синих; сигнальная капсула бездействует, и вслед за ней подавляет активность ведомая, что естественным образом возобновляет подачу синих наночастиц. Микрокапсулы, таким образом, оказываются вовлечены в циклический процесс, который напоминает межклеточное общение и регулируется путём изменения проницаемости их полимерных стенок и числа содержащихся в них наночастиц.

Выделяемые в окружающее пространство наночастицы связываются с подложкой и изменяют её адгезионные свойства, что заставляет капсулы смещаться. Передвигаясь, сигнальные капсулы постепенно собирают группы ведомых, которые, к примеру, могут доставлять к намеченной цели лекарственные вещества.

В ходе моделирования учёные получали движущиеся группы капсул разного размера и структуры. Авторы отдельно отмечают тот факт, что основные элементы разработанной ими системы уже были реализованы на практике. Так, опыты по контролируемому выделению заключённых в капсулах веществ проводились ещё в 2001 и 2006 годах, а изменение адгезионных свойств подложки с помощью наночастиц реализовала два года назад группа исследователей из Массачусетского университета.

По материалам Питсбургского университета.