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罗马第一大学用光驱动细菌转动3D打印微电机

导读: 来自罗马第一大学的物理学家用自由游泳的光驱动大肠杆菌来推动3D打印微电机,这个过程类似于水流推动水车旋转。有一天,这些微型机器可以执行医疗任务,如将药物输送入身体。

来自罗马第一大学的物理学家用自由游泳的光驱动大肠杆菌来推动3D打印微电机,这个过程类似于水流推动水车旋转。有一天,这些微型机器可以执行医疗任务,如将药物输送入身体。这项研究已经发表在《Nature Communications》杂志上,题为“由细菌驱动的光控制3D微电机”。

在论文中,研究人员说他们将一滴含有成千上万个大肠杆菌的液体沉积到一个微电机阵列上。当其中一些细菌头朝前地游入蚀刻在每个微电机外边缘上的15个微室中的任何一个,并将其尾部突出在微室外时,细菌的运动就会引起3D打印微电机旋转。

罗马第一大学用光驱动细菌转动3D打印微电机

“我们的设计结合了高转速和大大减少的波动,”研究人员说,“我们可以生产独立控制的转子的大阵列,这些转子将光作为最终能源。有一天,这些设备可以用在微型机器人中,充当便宜和一次性的促动器,以收集和分类微型生物医学实验室中的单个细胞。”

为了让微电机正常工作,研究人员要确保它始终按正确的方式转动。为此,他们以45°角3D打印电机上的微室以让总转矩最大化,并使用一个径向斜坡来制造细菌导向屏障。

罗马第一大学用光驱动细菌转动3D打印微电机

在实验过程中,研究人员发现,当许多细菌被一个微电机“捕获”时,可以实现每分钟20转的转速。如果捕获细菌较少,转速会更低。

为了让大肠杆菌尽可能地高效,他们对大肠杆菌菌株进行了基因修饰,从而让它们在光的刺激下游得更快。通过用强度不同的光照射3D打印微电机,研究人员可以控制它们的速度。由于使用一个反馈算法,每10秒对微电机系统进行均匀照明,研究人员能获得高度控制。他们表示,只要照明到位,微电机可以同步,彼此之间几乎没有速度差异。

研究人员认为他们的3D打印细菌驱动微电机可用于医药领域的药物和货物运输。他们将继续研究下去,看看能否实现这一点。

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