Granica tehnologije: 3D štampanje se može postići bakterijskim grupama
Roberto Leonardo, profesor fizike na Univerzitetu u Rimu, razvio je niz sitnijih motora koji se napajaju sa bakterijama i laserima i počeo da se okreće.
Nano-tehnologija 3D štampanja nije nova, ali povezane aplikacije se i dalje ažuriraju. Jedna od tehnologija poznata pod nazivom "dvofotonska litografija" postala je popularna, a mnogi estetski modeli su proizvedeni korišćenjem ove tehnologije, uključujući mikroskopske trke, svemirske šatlove i čak drevne rimske skulpture.
Iako istraživači takođe žele da ovu tehnologiju primene na medicinsko polje, do sada, sa mehaničkog aspekta, rezultati su ograničeni. Na primjer, istraživački tim je koristio 3D štampanje kako bi napravio nanodeliku zvanu "ajkula" koja se može slobodno kretati u magnetnom polju, dok druge istraživačke grupe rade na razvijanju novih geometrija kako bi povećale vjerovatnoću uspješne isporuke ciljanih lijekova.
Prethodno istraživanje je pokazalo da nanotehnologija ima veliki potencijal u određenim aplikacijama, a štampani predmeti imaju neočekivane medicinske efekte. Naučnici na Univerzitetu u Rimu iskoristili su ovu funkciju za razvoj mikromotora na bakterijama koje kontroliše svetlost. U eksperimentu, Leonardov tim je pokazao kako 36 električnih mašina radi ujednačeno, što ukazuje na budućnost 3D mikromahina za štampanje.
Leonardo je rekao da koristeći savremene alate, kao što su nanotehnologija i mikrofilmacija, istraživači mogu napraviti bolje i bolje mikromašine. Sa 3D štampanim dvotaktnim litografskim sistemom, svaki oblik se može odštampati, ali ako želite mehanički pokret da se krećete samostalno, morate pronaći moć. Mehanički sistem napravljen od polutvrdih smola, u kombinaciji sa alatom za montažu, kao što je holografska dijafragma, može koristiti laser za manipulaciju sitnim živim tijelima.
U specijalnom motoru koji je uveo eksperimentalni tim Leonardo, istraživači su koristili E. coli genetski modificirani. U mikromotornom nizu, svaki motor je graviran sa 15 mikro-komora. Kada istraživači ispuste pad bakterija koja sadrži hiljade plivanja, plivaju u mikro komoru jedan po jedan, uključujući flagella. spolja. Pod kombinovanom silom, bakterije su se pretvorile u mali "propeler", rotirajući 3D mikromotor kao vod u tečnom vodu.
Pošto modifikovani E. coli takođe ima svoj stil plivanja i karakteristike ponašanja, istraživači su namjerno napravili i malu rampu na motoru, nagnjavajući ga pod uglom od 45 stepeni kako bi maksimizirali obrtni moment i udario ga u mikro komoru učiniti flagelu slobodno bičati van komore kako bi pokrenuo kretanje jednog motornog rotora. Nedostatak ove metode je da je potisak koji generiše bakterija prekinut, a potrebno je oko 1 minuta da se motor jednom okreće, a ponekad i smer kretanja nekih rotora, što je uzaludno.
U cilju sakupljanja i kontrole bakterija, istraživači osvetljavaju motorni sistem laserom svakih 10 sekundi, tako da se svaka komponenta u sistemu može poravnati. U prošlosti naučna zajednica je koristila električna ili magnetna polja za kontrolu bakterija, ali je bila skupa i teška za proizvodnju. Upotreba svetla za kontrolu motora je jednostavna za rad i niska cena, i omogućava bakterijama da odgovore na različite signale u okruženju.
Leonardo je istakao da je osnovna jedinica života ćelije, a medicinska dijagnoza može početi sakupljanjem pojedinačnih ćelija. Trenutno ljudsko istraživanje je samo početak. Nezavisni istraživači uvek ulažu napore u oblasti fizike, inženjeringa, biologije itd. Međutim, iz perspektive nanotehnologije, ako se razne oblasti istraživanja sastaju, društvo može dobiti najviše koristi.
