Tehnologija meja: 3D tiskanje lahko dosežejo bakterijske skupine
Roberto Leonardo, profesor fizike na Univerzi v Rimu, je razvil vrsto drobnih motorjev, ki se napajajo z bakterijami in laserji ter se začnejo vrteti.
Nano-3D tehnologija tiskanja ni nova, vendar se povezane aplikacije še vedno posodabljajo. Ena od tehnologij, znanih kot "dvofotonska litografija", je postala priljubljena in z uporabo te tehnologije so bili izdelani številni estetski modeli, vključno z mikroskopskimi dirkalniki, vesoljskimi ladjami in celo starimi rimskimi skulpturami.
Čeprav raziskovalci želijo uporabiti to tehnologijo tudi na medicinskem področju, so bili z mehanskega vidika rezultati omejeni. Na primer, raziskovalna skupina je uporabila 3D-tiskanje za izdelavo nanodelike, imenovane "morski pes", ki se lahko prosto giblje v magnetnem polju, druge raziskovalne skupine pa razvijajo nove geometrije, da bi povečale verjetnost uspešne dostave ciljnih zdravil.
Pretekle raziskave so pokazale, da ima nanotehnologija velik potencial pri nekaterih aplikacijah, tiskani predmeti pa imajo nepričakovane medicinske učinke. Znanstveniki na Univerzi v Rimu so to funkcijo uporabili za razvoj mikromotorjev, ki jih poganjajo svetlobno nadzorovane bakterije. V poskusu je Leonardojeva ekipa pokazala, kako 36 električnih strojev delujejo usklajeno, kar kaže na prihodnost 3D tiskarskih mikromahinov.
Leonardo je dejal, da lahko raziskovalci z uporabo sodobnih orodij, kot so nanotehnologija in mikrobiologija, izboljšajo in izboljšajo mikromašine. S 3D-natisnjenim dvotaktnim litografskim sistemom se lahko natisne katerokoli obliko, če pa želite mehansko gibanje premikati samodejno, morate poiskati moč. Mehanski sistem, izdelan iz poltrdne smole, v kombinaciji z montažnim orodjem, kot je holografska membrana, lahko uporablja laser za manipulacijo majhnih živih teles.
V posebnem motorju, ki ga je uvedla eksperimentalna ekipa Leonardo, so raziskovalci uporabili gensko spremenjene E. coli. V mikromotornem nizu je vsak motor jedkan z 15 mikro komorami. Ko raziskovalci spustijo kapljico bakterij, ki vsebujejo na tisoče plavalnih kopališč, bodo plavali v mikro komoro enega po enega, vključno s plaščem. zunaj. Pod združeno silo se je bakterija spremenila v majhen "propeler", ki je vrtel 3D mikromotor kot tekalno vodno kolo.
Ker modificirani E. coli ima svoj lasten plavalni stil in vedenjske značilnosti, so raziskovalci namerno zgradili tudi majhno rampo na motorju, nagibali ga pod kotom 45 stopinj, da bi povečali navor in ga hitili v mikro komoro naredite plašč prosto prosto bič zunaj komore, da bi premikali gibanje enega rotorja motorja. Pomanjkljivost te metode je, da je potiskanje, ki ga povzročajo bakterije, prekinjeno in potrebuje približno 1 minuto, da se motor vrti enkrat, včasih pa se smer gibanja nekaterih rotorjev obrne, kar je zaman.
Da bi zbirali in nadzirali bakterije, raziskovalci osvetljujejo sistem motorja z laserjem vsakih 10 sekund, tako da se lahko vsaka komponenta v sistemu uskladi. V preteklosti je znanstvena skupnost uporabila elektricna ali magnetna polja za nadzor bakterij, vendar je bila draga in težka za proizvodnjo. Uporaba svetlobe za krmiljenje motornega sistema je preprosta za uporabo in nizka cena ter omogoča bakterijam, da se odzivajo na različne signale v okolju.
Leonardo je poudaril, da je osnovna enota življenja celice, medicinska diagnoza pa se lahko začne z zbiranjem posameznih celic. Človeške raziskave so trenutno le začetek. Neodvisni raziskovalci si vedno prizadevajo na področju fizike, inženiringa, biologije itd. Vendar pa lahko družba z vidika nanotehnologije, če se združi različna področja raziskav, kar najbolj koristi.
