Tehnoloogiapiirkond: 3D-trüki võib saavutada bakteriaalsete rühmadega
Roberto Leonardo, Rooma Ülikooli füüsika professor Roberto Leonardo, töötas välja väikseid mootorreid, mis töötavad koos bakterite ja laseritega ja hakkasid pöörduma.
Nano-skaala 3D trükitehnoloogia pole uus, kuid seotud rakendusi on ikka veel uuendada. Üheks tehnoloogiaks, mida tuntakse kui "kahe fotonlitograafia", sai populaarseks ja selle tehnoloogia abil saadi mitmeid esteetilisi mudeleid, sealhulgas mikroskoopilisi võidusõite, kosmosesüstikuid ja isegi Rooma vanimaid skulptuure.
Kuigi teadlased soovivad ka seda tehnoloogiat kasutada meditsiini valdkonnas, on siiani mehaanilisest vaatepunktist saadud tulemused piiratud. Näiteks on uurimismeeskond kasutanud 3D-trüki, et luua nanoobjektiiv, mida nimetatakse "sharkiks" ja mis võivad vabalt liikuda magnetväljas, samal ajal kui teised uurimisrühmad töötavad uute geomeetriaarenduste väljatöötamisel, et suurendada sihitud ravimite edukaks osutumiseks tõenäosust.
Varasemad uuringud on tõestanud, et nanotehnoloogial on teatud rakendustes suur potentsiaal ja trükitud objektidel on ootamatud meditsiinilised mõjud. Rooma Ülikooli teadlased kasutasid seda funktsiooni, et arendada mikromootoreid, mida juhivad valguse kontrollitud bakterid. Katses näitas Leonardo meeskond, et 36 elektrimasinat töötavad ühtselt, näidates, milline on 3D trükise mikromaanide tulevik.
Leonardo sõnul on tänapäevaste tööriistade, näiteks nanotehnoloogia ja mikrotootmise abil teadlased paremaid ja paremaid mikromajoone. 3D-trükitud kahefotonilise litograafilise süsteemiga saab trükkida mistahes kuju, kuid kui soovite mehhaanilist liikumist iseseisvalt liikuda, peate leidma võimu. Pooltäisest vaigust valmistatud mehhaaniline süsteem koos montaažiinstrumendiga nagu holograafiline membraan võib kasutada väikese elusorganite käsitsemiseks laserit.
Leonardo eksperimentaalses meeskonis kasutusele võetud spetsiaalses mootoris kasutasid teadlased geneetiliselt muundatud E. coli. Mikro-mootori massiivis söödeti iga mootorit 15 mikrokambriga. Kui teadlased langevad tuhandetest ujumist sisaldavatest bakteritüpidest, siis nad ujuvad mikrokambrisse ükshaaval, sealhulgas vibulaskmine. välimine. Ühise jõu all muutunud bakter muutub väikeseks "propelleriks", mis pöörab 3D mikromootorit nagu veetorratas.
Kuna modifitseeritud E. coli organismil on ka oma ujumisstiil ja käitumisnäitajad, tegi teadlased ka teadlikult mootorile väikese kaldtee, kallutades seda 45-kraadise nurga all, et maksimeerida pöördemoment ja torgata see mikrokambrisse teha varblipuude Vabakutseline piits väljaspool kambrit, et liikuda ühe mootorirootori liikumiseks. Selle meetodi puuduseks on see, et bakteri poolt tekitatud tõukejõu on vahelduv ning mootori pöörlemine üks kord on umbes 1 minut ja mõnikord pööratakse mõne rootori liikumise suund, mis on asjatu.
Bakterite kogumiseks ja kontrollimiseks valivad teadlased mootorisüsteemi laseriga iga 10 sekundi tagant, nii et kõik süsteemi komponendid on võimalik joondada. Varem oli teadusringkond bakterite kontrollimiseks elektri- või magnetvälja kasutamine, kuid see oli kallis ja keeruline valmistada. Mootorisüsteemi juhtimiseks kasutatava valguse kasutamine on lihtne ja madal hind ning võimaldab bakteritel reageerida erinevatele signaalidele keskkonnas.
Leonardo märkis, et elu põhiühik on rakud ja meditsiiniline diagnoos võib alustada üksikute rakkude kogumisega. Praegu on inimteadlus ainult algus. Sõltumatud teadlased teevad alati füüsilisi jõupingutusi füüsikateaduste, inseneriteaduse, bioloogia jms valdkonnas. Kuid nanotehnoloogia seisukohalt võib ühiskond saada kasu, kui teadusuuringud on erinevad.
