Tehnoloģijas robeža: 3D drukāšanu var panākt ar baktēriju grupām
Roberto Leonardo, Fizikas profesors Romas universitātē, izstrādāja virkni mazu motoru, kas darbināti ar baktērijām un lāzeriem, un sāka pagriezties.
Nano-mēroga 3D drukāšanas tehnoloģija nav jauna, taču saistītās lietojumprogrammas tiek atjauninātas. Viena no tehnoloģijām, kas pazīstama kā "divu fotonu litogrāfija", kļuva populāra, un, izmantojot šo tehnoloģiju, tika ražoti daudzi estētiskie modeļi, tostarp mikroskopiskie sacīkšu, kosmosa kuģi un pat senie romiešu skulptūras.
Lai gan pētnieki arī vēlas izmantot šo tehnoloģiju medicīnas jomā, līdz šim no mehāniskā viedokļa rezultāti ir bijuši ierobežoti. Piemēram, pētnieku grupa ir izmantojusi 3D drukāšanu, lai izveidotu nanodaļiņu, ko sauc par "haizivi" un kas var brīvi pārvietoties magnētiskajā laukā, savukārt citas pētniecības grupas strādā pie jaunu ģeometriju izstrādes, lai palielinātu mērķtiecīgu narkotiku veiksmīgas piegādes varbūtību.
Iepriekšējie pētījumi ir pierādījuši, ka nanotehnoloģijām ir liels potenciāls noteiktās lietojumprogrammās, un drukātiem priekšmetiem ir negaidīti medicīniski efekti. Romas universitātes zinātnieki izmantoja šo funkciju, lai attīstītu mikromotorus, kurus darbina gaismas kontrolētas baktērijas. Eksperimentā Leonardo komanda parādīja, kā darbojas 36 elektriskās mašīnas unisonā, norādot, kāda ir 3D drukas mikromašu nākotne.
Leonardo teica, ka, izmantojot modernus instrumentus, piemēram, nanotehnoloģiju un mikrodarbu, pētnieki var uzlabot un uzlabot mikromašīnas. Ar 3D drukāto divfotonu litogrāfijas sistēmu var izdrukāt jebkuru formu, bet, ja vēlaties, lai mehāniskā kustība būtu autonoma, jums vajadzētu atrast jaudu. Mehāniska sistēma, kas izgatavota no daļēji cietu sveķu, apvienojumā ar montāžas instrumentu, piemēram, hologrāfisko diafragmu, var izmantot lāzeru, lai manipulētu ar niecīgām dzīvām virsmām.
Īpašajā motortā, ko ieviesa Leonardo eksperimentālā komanda, pētnieki izmantoja ģenētiski inženierijas E. coli. Mikroelementu masīvā katrs motors ir iegravēts ar 15 mikrokameru. Kad pētnieki nokāpj baktēriju pilienu, kas satur tūkstošiem peldes, viņi peldēs mikrokamerā pa vienam, tostarp zvīņus. ārējais Saskaņā ar apvienoto spēku, baktērijas pārvērtās par niecīgu "propelleru", kas rotē 3D mikromotoru, piemēram, skrejceļa riteni.
Tā kā modificētajai E. coli ir arī savs peldēšanas stils un uzvedības īpašības, pētnieki apzināti izveidoja nelielu rampu uz motora, noliekot to 45 grādu leņķī, lai maksimāli palielinātu griezes momentu, un steidzot to mikrokamerā, lai padarīt zilgaldiņus brīvi pātagu ārpus kameras, lai darbinātu vienu motora rotora kustību. Šīs metodes trūkums ir tāds, ka baktēriju radītais vilciens ir intermitējošs, un motoram ir jāmaina apmēram 1 minūti, un dažkārt rotora kustības virziens tiek apgriezts, kas ir veltīgi.
Lai savāktu un kontrolētu baktērijas, pētnieki apgaismo motoru ar lāzeri ik pēc 10 sekundēm, lai katru sistēmu varētu izlīdzināt. Agrāk zinātnieku aprindas izmantoja elektriskos vai magnētiskos laukus, lai kontrolētu baktērijas, taču tas bija dārgs un grūti izgatavojams. Gaismas izmantošana, lai kontrolētu motora sistēmu, ir viegli darboties un izmaksu ziņā ir zems, un tas ļauj baktērijām reaģēt uz dažādiem signāliem vidē.
Leonardo norādīja, ka dzīves pamatvienība ir šūnas, un medicīnisko diagnozi var sākt, savācot atsevišķas šūnas. Patlaban cilvēku pētījumi ir tikai sākums. Neatkarīgie pētnieki vienmēr veic nepārtrauktus centienus fizikas, inženierijas, bioloģijas uc jomās. Tomēr no nanotehnoloģijas viedokļa, ja dažādas pētniecības jomas tiek apvienotas, sabiedrība var gūt vislielāko labumu.
