Teknisk gräns: 3D-utskrift kan uppnås av bakteriegrupper
Roberto Leonardo, en professor i fysik vid universitetet i Rom, utvecklade en serie småmotorer som drivs med bakterier och lasrar och började vända.
Nano-skala 3D-tryckteknik är inte ny, men relaterade applikationer uppdateras fortfarande. En av teknikerna som kallas "tvåfotonlitografi" blev populär, och många estetiska modeller tillverkades med hjälp av denna teknik, inklusive mikroskopiska racing, rymdfärjor och till och med gamla romerska skulpturer.
Även om forskare också vill tillämpa denna teknik på det medicinska området så har resultaten hittills, från mekanisk synpunkt, varit begränsade. Exempelvis har ett forskargrupp använt 3D-utskrift för att skapa en nanodevice som kallas en "haj" som kan röra sig fritt i ett magnetfält medan andra forskargrupper arbetar med att utveckla nya geometrier för att öka sannolikheten för framgångsrik leverans av riktade droger.
Tidigare forskning har visat att nanoteknik har stor potential i vissa applikationer, och de tryckta objekten har oväntade medicinska effekter. Forskare vid Roms universitet använde denna funktion för att utveckla mikromotorer som drivs av ljusstyrda bakterier. I experimentet visade Leonardo-teamet hur de 36 elektriska maskinerna fungerar i harmoni, vilket indikerar vad framtiden för 3D-tryckmikromaskiner är.
Leonardo sa att med hjälp av moderna verktyg som nanoteknik och mikrofabrikation kan forskare göra bättre och bättre mikromaskiner. Med ett 3D-tryckt tvåfoton litografi system kan någon form skrivas ut, men om du vill att mekanisk rörelse ska gå autonomt måste du hitta ström. Ett mekaniskt system av halvfast harts, kombinerat med ett monteringsverktyg, såsom ett holografiskt membran, kan använda en laser för att manipulera små levande kroppar.
I specialmotorn som introducerades av Leonardo experimentella laget använde forskarna genetiskt konstruerad E. coli. I mikromotoruppsättningen etsas varje motor med 15 mikrokammare. När forskarna släpper en droppe bakterier som innehåller tusentals simning, kommer de att simma in i mikrokammaren en efter en, inklusive flagellan. yttre. Under den kombinerade kraften blev bakterierna till en liten "propeller", som roterade 3D-mikromotorn som ett rinnande vattenhjul.
Eftersom den modifierade E. coli också har sin egen badstil och beteendemässiga egenskaper, byggde forskarna medvetet en liten ramp på motorn, lutade den i 45 graders vinkel för att maximera vridmomentet och rusade in i mikrokammaren till gör flagellan Fritt piska utanför kammaren för att driva rörelsen hos en enda motorrotor. Nackdelen med denna metod är att den kraft som genereras av bakterierna är intermittent, och det tar ungefär 1 minut för motorn att rotera en gång, och ibland vrids rotationsriktningen hos några av rotorerna, vilket är förgäves.
För att samla och kontrollera bakterierna, belyser forskarna motorsystemet med en laser var 10: e sekund, så att varje komponent i systemet kan anpassas. Tidigare användes det vetenskapliga samfundet att använda elektriska eller magnetiska fält för att kontrollera bakterier, men det var dyrt och svårt att tillverka. Användningen av ljus för att styra motorns system är enkel att använda och låg kostnad och tillåter bakterier att reagera på olika signaler i miljön.
Leonardo påpekade att den grundläggande enheten i livet är celler, och medicinsk diagnos kan börja med att samla enskilda celler. För närvarande är mänsklig forskning bara början. Oberoende forskare gör alltid oupphörliga ansträngningar inom fysik, teknik, biologi, etc. Men från nanoteknologins perspektiv kan samhället dra nytta av olika forskningsområden.
