Teknologi grænse: 3D-udskrivning kan opnås ved bakteriegrupper
Roberto Leonardo, en professor i fysik ved universitetet i Rom, udviklede en række småmotorer, der blev drevet med bakterier og lasere og begyndte at vende.
Nano-skala 3D-printteknologi er ikke ny, men relaterede applikationer opdateres stadig. En af teknologierne kendt som "tofotonlitografi" blev populær, og mange æstetiske modeller blev produceret ved hjælp af denne teknologi, herunder mikroskopiske racer, rumskibe og endog gamle romerske skulpturer.
Selv om forskere også ønsker at anvende denne teknologi på det medicinske område, har resultaterne fra et mekanisk synspunkt indtil videre været begrænsede. For eksempel har et forskergruppe brugt 3D-tryk til at oprette en nanodevice kaldet en "haj", som kan bevæge sig frit i et magnetfelt, mens andre forskergrupper arbejder på at udvikle nye geometrier for at øge sandsynligheden for succesfuld levering af målrettede stoffer.
Tidligere forskning har vist, at nanoteknologi har stort potentiale i visse applikationer, og de trykte genstande har uventede medicinske effekter. Forskere ved Roms Universitet brugte denne funktion til at udvikle mikromotorer drevet af lysstyrede bakterier. I eksperimentet viste Leonardo's team, hvordan de 36 elektriske maskiner arbejder sammen, hvilket angiver, hvad fremtiden for 3D-trykmikromaskiner er.
Leonardo sagde, at ved hjælp af moderne værktøjer som nanoteknologi og mikrofabrikation kan forskere lave bedre og bedre mikromaskiner. Med et 3D-trykt tofoton-litografisystem kan enhver form udskrives, men hvis du vil have mekanisk bevægelse til at bevæge sig autonomt, skal du finde strøm. Et mekanisk system lavet af halvfast harpiks kombineret med et monteringsværktøj, såsom en holografisk membran, kan bruge en laser til at manipulere små levende legemer.
I den specielle motor, der blev introduceret af Leonardo-eksperimentelle holdet, brugte forskerne genetisk manipuleret E. coli. I mikromotorens array ætses hver motor med 15 mikrokamre. Når forskerne slipper en dråbe bakterier indeholdende tusindvis af svømning, vil de svømme ind i mikrokammeret en efter en, herunder flagellaen. ydre. Under den kombinerede kraft blev bakterierne til en lille "propeller", der roterede 3D mikromotor som et rindende vandhjul.
Da den modificerede E. coli også har sin egen svømningstilstand og adfærdsmæssige egenskaber, har forskerne også bevidst bygget en lille rampe på motoren, vippede den i en 45 graders vinkel for at maksimere drejningsmomentet og rushede det ind i mikrokammeret til Lav flagellaen Freely pisk uden for kammeret for at fremdrive bevægelsen af en enkeltmotorrotor. Ulempen ved denne metode er, at den kraft, der genereres af bakterierne, er intermitterende, og det tager ca. 1 minut for motoren at rotere en gang, og nogle gange omdannes bevægelsesretningen af nogle af rotorerne, hvilket er forgæves.
For at indsamle og kontrollere bakterierne belyser forskerne motorsystemet med en laser hvert 10. sekund, så alle komponenter i systemet kan justeres. Tidligere brugte det videnskabelige samfund til at bruge elektriske eller magnetiske felter til at kontrollere bakterier, men det var dyrt og vanskeligt at fremstille. Brugen af lys til styring af motoren er let at betjene og lave omkostninger, og giver bakterier mulighed for at reagere på forskellige signaler i miljøet.
Leonardo påpegede, at den grundlæggende enhed i livet er celler, og medicinsk diagnose kan begynde med at indsamle individuelle celler. I øjeblikket er menneskelig forskning kun begyndelsen. Uafhængige forskere gør altid en utrættelig indsats inden for fysik, ingeniørvidenskab, biologi mv. Men fra nanoteknologiens synsvinkel kan samfundet udnytte de forskellige forskningsfelter.
