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利用细菌驱动的微观泵 上海交大3D打印新科技

2015-11-17 09:17
安娜PARKER
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  随着3D打印技术的突飞猛进,它如今也被越来越多地被用于微观尺度,并为科学家们的研究带来了很大的帮助。比如最近,由上海交通大学的张何朋教授带领的团队就在3D打印技术的帮助下,解决了微观世界中的一个典型挑战:运动。通过在一个微观的3D打印结构中嵌入一系列的细菌,他们创造了一个非常小而且具有通用性的微观泵。

  迄今为止,科学家们已经能够在肉眼可见的宏观泵的帮助下驱动粒子运动。不过它们都很笨重,在最小化时并不能很好的工作。幸运的是,现在张何朋和他的团队借助微观世界的居民——能动菌开发出了一种功能性的替代装置。这些细菌的了不起之处不仅在于其所存在的介质,而且它们在运动方面比人造的电机系统更加高效。

  从本质上说,它们的方式就像过去的马拉马车——即借助生物天生的能力实现我们想要的功能,只不过这一模式在细菌世界实现了。这些特定的细菌能够在其鞭毛的帮助下推动自己前进,这种鞭毛的结构像一根鞭子,可以在流体中通过摆动推动细菌运动。如今张何朋的团队已经找到一种方法,能够将它们嵌入特定的位置,而它们的鞭毛将继续摆动——从而产生足以驱动其它材料的力量。

  “我们注意到粘在玻璃盖玻片上的一些细菌能产生流动,这导致我们产生了使用不同细菌作为泵的想法。”张何朋解释说。“我们尝试了不同的方法来组织细菌并发现了特别合适的微观结构。”但是要想创建一个能够容纳这些细菌的微观结构却是一大挑战,为此研究人员们转向了3D打印解决方案。使用液态光敏树脂(对细菌无害)3D打印出由一系列微型砖块组成的结果,这些微型砖块中设计有腔室,因为细菌不能倒退,所有当细菌一旦游进腔室就会被困在里面无法出来,只留下其鞭毛伸在外面。

  在下面的视频中可以看到这一突破性技术的初步概念验证,目前张何朋和他的团队已经在寻求增强其功能,从而使其成为微技术专家应用广泛的工具。尤其是,他们计划使用具有更快游泳速度的细菌,使得微流运行速度更快,可以影响更大的区域——从而为高效地运输粒子、药物等微观物质打开了大门。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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