Τεχνολογία αιχμής: τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να επιτευχθεί με ομάδες βακτηρίων
Roberto Leonardo, καθηγητής της φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Ρώμης, ανέπτυξε μια σειρά από μικροσκοπικά κινητήρες που τροφοδοτείται με βακτήρια και λέιζερ και άρχισε να γυρίσει.
Νανο-κλίμακα 3D τεχνολογία εκτύπωσης δεν είναι νέο, αλλά εξακολουθεί να ενημερώνονται οι σχετικές εφαρμογές. Μία από τις τεχνολογίες που είναι γνωστή ως «δύο-φωτονίων λιθογραφία» έγινε δημοφιλής, και πολλά αισθητικά πρότυπα παρήχθησαν με τη χρήση αυτής της τεχνολογίας, συμπεριλαμβανομένης της μικροσκοπικής ιπποδρομίες, διαστημόπλοια, και ακόμη και αρχαία ρωμαϊκά γλυπτά.
Αν και οι ερευνητές θέλουν επίσης να εφαρμόσουν αυτή την τεχνολογία στο ιατρικό πεδίο, μέχρι στιγμής, από μια μηχανική άποψη, τα αποτελέσματα υπήρξαν περιορισμένα. Για παράδειγμα, μια ερευνητική ομάδα έχει χρησιμοποιήσει 3D εκτύπωση για να δημιουργήσετε ένα nanodevice ονομάζεται ένα «καρχαρίας» που μπορούν να κυκλοφορούν ελεύθερα σε ένα μαγνητικό πεδίο, ενώ άλλες ερευνητικές ομάδες εργάζονται στην ανάπτυξη νέες γεωμετρίες για να αυξήσει την πιθανότητα της επιτυχούς παράδοσης του στόχο φάρμακα.
Προηγούμενη έρευνα έχει αποδείξει ότι η νανοτεχνολογία έχει μεγάλες δυνατότητες σε ορισμένες εφαρμογές, και τα τυπωμένα αντικείμενα έχουν απροσδόκητη ιατρικές συνέπειες. Οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Ρώμης χρησιμοποιείται αυτή η δυνατότητα να αναπτύξουν Μικροκινητήρες τροφοδοτείται από το φως-ελεγχόμενη βακτήρια. Στο πείραμα, η ομάδα του Λεονάρντο έδειξε πώς οι 36 ηλεκτρικές μηχανές λειτουργούν από κοινού, υποδεικνύοντας ποιο είναι το μέλλον της 3D εκτύπωσης προστασία εργαζόμενου.
Λεονάρντο δήλωσε ότι χρησιμοποιώντας σύγχρονα εργαλεία όπως η νανοτεχνολογία και μικροκατασκευές, οι ερευνητές μπορεί να κάνει όλο και καλύτερα προστασία εργαζόμενου. Με ένα σύστημα 3D εκτυπωμένο δύο-φωτονίων λιθογραφία, οποιοδήποτε σχήμα μπορεί να τυπωθεί, αλλά αν θέλετε μηχανική κίνηση να κινηθεί αυτόνομα, θα πρέπει να βρείτε δύναμη. Ένα μηχανικό σύστημα κατασκευασμένο από ημι-στερεά ρητίνη, σε συνδυασμό με ένα εργαλείο συναρμολόγησης όπως ένα ολογραφικό διάφραγμα, να χρησιμοποιήσετε ένα λέιζερ για να χειριστείτε μικροσκοπικά ζωντανών σωμάτων.
Σε ειδικό κινητήρα εισήχθη από την πειραματική ομάδα του Leonardo, οι ερευνητές χρησιμοποιούνται γενετικά κατασκευασμένο ε. coli. Στον πίνακα "μικροκινητήρα", κάθε κινητήρα είναι χαραγμένος με 15 μικρο-θαλάμους. Όταν οι ερευνητές πτώση πτώση των βακτηρίων που περιέχει χιλιάδες κολύμπι, θα κολυμπούν στην μικρο-αίθουσα ένας-ένας, συμπεριλαμβανομένης της μαστίγια. εξωτερικό. Σύμφωνα με τη συνδυασμένη δύναμη, τα βακτήρια που μετατράπηκε σε ένα μικροσκοπικό «έλικας», περιστρεφόμενο 3D μικροκινητήρα σαν μια τρέχοντας ρόδα νερό.
Δεδομένου ότι τα τροποποιημένα E. coli έχει επίσης το δικό του ύφος κολύμβησης και των συμπεριφοριστικών χαρακτηριστικών, οι ερευνητές χτίστηκε επίσης εσκεμμένα μια μικρή ράμπα για το μοτέρ, δίνοντάς του κλίση σε γωνία 45 μοιρών για τη μεγιστοποίηση της ροπής, και ορμά το στο μικρο-θάλαμο να κάνουν την μαστίγια ελεύθερα μαστίγιο έξω από την αίθουσα για να ωθήσει την κυκλοφορία ενός ενιαίου κινητήρα στροβιλιζόμενης. Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι η ώθηση που παράγεται από το βακτήριο είναι διαλείπουσα, και διαρκεί περίπου 1 λεπτό για τον κινητήρα να περιστρέφεται μια φορά, και μερικές φορές αντιστρέφεται η κατεύθυνση της κίνησης της μερικές από τις φτερωτές, η οποία είναι μάταια.
Προκειμένου να συγκεντρώσει και να ελέγχουν τα βακτηρίδια, οι ερευνητές φωτίζουν συστήματος του κινητήρα με ένα λέιζερ κάθε 10 δευτερόλεπτα, έτσι ώστε κάθε συστατικό στο σύστημα μπορούν να ευθυγραμμιστούν. Στο παρελθόν, η επιστημονική κοινότητα συνήθιζα να χρήση ηλεκτρικά ή μαγνητικά πεδία για τον έλεγχο βακτήρια, αλλά ήταν ακριβό και δύσκολο για την κατασκευή. Η χρήση του φωτός για να ελέγχετε το μηχανοκίνητο σύστημα είναι απλό να λειτουργήσει και χαμηλή σε κόστος, και επιτρέπει σε βακτήρια να ανταποκριθεί σε διαφορετικά σήματα του περιβάλλοντος.
Leonardo επεσήμανε ότι η βασική μονάδα της ζωής είναι κύτταρα και ιατρική διάγνωση μπορεί να αρχίσει με τη συλλογή των μεμονωμένων κυττάρων. Προς το παρόν, ανθρώπινη έρευνα είναι μόνο η αρχή. Ανεξάρτητους ερευνητές κάνουν πάντα αδιάκοπες προσπάθειες στους τομείς της φυσικής, μηχανική, βιολογία, κ.λπ. Ωστόσο, από τη σκοπιά της νανοτεχνολογίας, αν διαφορετικών πεδίων έρευνας τίθενται μαζί, κοινωνία να πάρετε το μεγαλύτερο όφελος.
