ایک کیپسول جو بیج کی پھلی کی طرح پھٹتا ہے
ننھے مقناطیسی مائیکرو روبوٹ ایک دن نظامِ ہاضمہ میں راستہ بنا کر دوا پہنچا سکتے ہیں، کسی زخم کا علاج کر سکتے ہیں یا تصاویر لے سکتے ہیں۔ مگر پہلے انہیں وہاں صحیح سلامت پہنچنا ہوگا — تیزاب، بلغم اور معدے کی ہلچل سے محفوظ — اور پھر صحیح جگہ پر تیزی سے آزاد ہونا ہوگا۔ آج کے کیپسول یا تو موٹروں، کمانیوں اور الیکٹرانکس سے بھرے ہوتے ہیں، جس سے سامان کے لیے کم جگہ بچتی ہے، یا “ذہین” مواد پر انحصار کرتے ہیں جنہیں کھلنے میں منٹوں سے گھنٹوں تک لگتے ہیں۔
ہانگژو کی ژے جیانگ یونیورسٹی کے مینگ فان ژانگ، زیکے چن، روئی شیاؤ، گوو یونگ ماؤ اور ان کے ساتھیوں نے اپنا حل ایک پھول دار پودے میں پایا۔
پھٹتی پھلی کی ترکیب
جب Impatiens balsamina کی بیج کی پھلی پک جاتی ہے تو ہلکا سا لمس اسے پھاڑ دیتا ہے: اس کے پلے پلک جھپکتے میں اندر کی طرف مڑ جاتے ہیں اور بیجوں کو دور پھینک دیتے ہیں۔ قریبی رشتہ دار انواع میں بیج تقریباً 1 سے 4 میٹر فی سیکنڈ کی رفتار سے نکلتے ہیں۔ اصول ایک چٹخنی لگی کمانی کا ہے: خم دار پلے لچکدار توانائی ذخیرہ کرتے ہیں، اور ارد گرد کا ٹشو چٹخنی کا کام کرتا ہے۔ چٹخنی کھولیں، اور ذخیرہ شدہ توانائی سارا کام کر دیتی ہے۔
تین حصے
کیپسول اس ڈیزائن کو تین حصوں سے نقل کرتا ہے:
- سلیکون کا ایک نرم گنبد، جو جوڑتے وقت اندر سے باہر الٹ دیا جاتا ہے — یہ کمانی ہے؛
- 3D پرنٹ شدہ پلاسٹک کا ایک اڈا، 8 ملی میٹر قطر اور 5 ملی میٹر اونچا ایک سلنڈر، جس میں روبوٹوں کے لیے ایک چھوٹا خانہ ہے؛
- جیلاٹن، کیراجینن اور آئرن آکسائیڈ کے نینو ذرات سے بنے جیل کا ایک چھلا — یہ چٹخنی ہے۔
ایک متبادل مقناطیسی میدان (alternating magnetic field) میں نینو ذرات جیل کو گرم کرتے ہیں۔ یہ نرم ہو کر اندر سے پھٹ جاتا ہے، گنبد واپس اپنی شکل میں آ جاتا ہے، اور کیپسول ایک دم کھل جاتا ہے۔ خالص جیلاٹن 30 اور 36 °C کے درمیان پگھل جاتی، جو جسم کے درجۂ حرارت کے بہت قریب ہے؛ کیراجینن ملانے سے جیل 37 °C پر سخت رہتا ہے، اور 51.6 °C پر مائع میں بدلتا ہے۔
کمانی کو درست کرنا
مشکل حصہ میکانکی تھا۔ الٹا گنبد دو مستحکم (bistable) ہو سکتا ہے — یعنی ایک بار دبانے پر الٹا ہی رہے — اور تب وہ کبھی دوبارہ نہیں کھلے گا۔ اسے یک مستحکم (monostable) ہونا چاہیے، یعنی ہمیشہ واپس اچھلے۔ مگر بہت سخت گنبد جیل کو متحرک ہونے سے پہلے ہی پھاڑ دے گا۔ کمپیوٹر نقالی کے ذریعے ٹیم نے نقشہ بنایا کہ کون سی شکلیں دو مستحکم ہیں اور کون سی یک مستحکم، اور پایا کہ گنبد کو چپکانے والا کالر اسے دو مستحکم ہونے کی طرف دھکیلتا ہے، اس لیے گنبد کو نصابی خول سے زیادہ موٹا ہونا چاہیے۔ ان کا آخری گنبد: 2.6 ملی میٹر اونچا اور 1.5 ملی میٹر موٹا، 5 ملی میٹر کے نصف پھیلاؤ پر۔ چمٹی سے چھوڑنے پر ایسا گنبد 1.21 میٹر فی سیکنڈ کی رفتار سے اڑتا ہے اور 100 ملی سیکنڈ کے اندر پوری طرح الگ ہو جاتا ہے۔
چھاپی گئی پٹری سے سور کے معدے تک
مکمل ٹیسٹ میں ایک مقناطیس بند کیپسول کو 3D پرنٹ شدہ پٹری پر تقریباً 70 سیکنڈ میں اس کے ہدف تک کھسکاتا ہے۔ پھر متبادل میدان جیل کو تقریباً 20 سے 41 °C تک گرم کرتا ہے۔ جیل نرم ہونے کے 50 ملی سیکنڈ سے کم میں کیپسول کھل جاتا ہے، اور روبوٹ تقریباً 1.0 میٹر فی سیکنڈ کی رفتار سے باہر پھینکے جاتے ہیں — جو بیجوں کی رفتار کی حد کا نچلا سرا ہے۔ پھر ایک مقناطیس انہیں منتخب جگہوں کی طرف اکٹھا کرتا ہے۔ یہاں “روبوٹ” مقناطیسی ایلاسٹومر کے چھوٹے ٹکڑے ہیں۔
جسم سے باہر سور کے معدے پر، ٹشو کے اوپر لے جاتے وقت کیپسول بند رہا اور حکم پر کھل گیا۔ نرم، چپچپے ٹشو نے توانائی کا کچھ حصہ جذب کر لیا: باہر پھینکنے کی رفتار شروع میں گر کر تقریباً 0.5 میٹر فی سیکنڈ رہ گئی۔ آزاد ہونے والے روبوٹوں کو پھر بھی سطح پر چلایا جا سکا۔ الٹا رکھنے پر کیپسول کچھ پھینکے بغیر آہستگی سے کھلتا ہے، اور مقناطیس روبوٹوں کو باہر کھینچ لیتا ہے — ایک نرم طریقہ۔
مصنفین بتاتے ہیں کہ کیا باقی ہے: کسی زندہ جانور پر کوئی ٹیسٹ نہیں، معدے کے تیزاب اور ہاضمے کے مائعات میں جیل کا رویہ نامعلوم، اور ایک زیادہ مضبوط جیل جو زیادہ درجۂ حرارت پر بھی پگھلے گا۔ ان میں سے چار — ماؤ، ژانگ، چن اور شیاؤ — نے کیپسول پر پیٹنٹ کی درخواست دائر کی ہے۔