Fronteira tecnológica: impressão 3D pode ser alcançada por grupos bacterianos
Roberto Leonardo, professor de física na Universidade de Roma, desenvolveu uma série de minúsculos motores movidos a bactérias e lasers e começou a girar.
A tecnologia de impressão 3D em escala nanométrica não é nova, mas os aplicativos relacionados ainda estão sendo atualizados. Uma das tecnologias conhecidas como "litografia de dois fótons" tornou-se popular, e muitos modelos estéticos foram produzidos usando essa tecnologia, incluindo corridas microscópicas, ônibus espaciais e até antigas esculturas romanas.
Embora os pesquisadores também desejem aplicar essa tecnologia ao campo da medicina, até agora, do ponto de vista mecânico, os resultados foram limitados. Por exemplo, uma equipe de pesquisa usou a impressão 3D para criar um nanodispositivo chamado "tubarão" que pode se mover livremente em um campo magnético, enquanto outros grupos de pesquisa estão trabalhando no desenvolvimento de novas geometrias para aumentar a probabilidade de entrega bem-sucedida de medicamentos específicos.
Pesquisas anteriores provaram que a nanotecnologia tem um grande potencial em certas aplicações, e os objetos impressos têm efeitos médicos inesperados. Cientistas da Universidade de Roma usaram esse recurso para desenvolver micromotores alimentados por bactérias controladas por luz. No experimento, a equipe de Leonardo mostrou como as 36 máquinas elétricas trabalham em uníssono, indicando qual é o futuro das micro-máquinas de impressão 3D.
Leonardo disse que usando ferramentas modernas, como nanotecnologia e microfabricação, os pesquisadores podem fazer micro-máquinas cada vez melhores. Com um sistema de litografia de dois fótons impresso em 3D, qualquer forma pode ser impressa, mas se você quiser que o movimento mecânico se mova de forma autônoma, você precisa encontrar energia. Um sistema mecânico feito de resina semi-sólida, combinado com uma ferramenta de montagem, como um diafragma holográfico, pode usar um laser para manipular minúsculos corpos vivos.
No motor especial introduzido pela equipe experimental de Leonardo, os pesquisadores usaram E. coli geneticamente modificada. Na matriz de micro-motores, cada motor é gravado com 15 micro-câmaras. Quando os pesquisadores soltam uma gota de bactérias contendo milhares de peixes, eles nadam na micro-câmara um por um, incluindo os flagelos. exterior. Sob a força combinada, a bactéria se transformou em uma pequena "hélice", girando o micromotor 3D como uma roda de água corrente.
Como a E. coli modificada também tem seu próprio estilo de natação e características comportamentais, os pesquisadores também deliberadamente construíram uma pequena rampa no motor, inclinando-a em um ângulo de 45 graus para maximizar o torque e apressando-a para dentro da micro-câmara. faça os flagelos Girem livremente para fora da câmara para impulsionar o movimento de um único rotor do motor. A desvantagem deste método é que o impulso gerado pelas bactérias é intermitente, e leva cerca de 1 minuto para o motor girar uma vez, e às vezes a direção do movimento de alguns dos rotores é invertida, o que é vão.
A fim de coletar e controlar as bactérias, os pesquisadores iluminam o sistema do motor com um laser a cada 10 segundos, para que todos os componentes do sistema possam ser alinhados. No passado, a comunidade científica costumava usar campos elétricos ou magnéticos para controlar as bactérias, mas era cara e difícil de fabricar. O uso da luz para controlar o sistema do motor é simples de operar e de baixo custo, e permite que as bactérias respondam a diferentes sinais no ambiente.
Leonardo assinalou que a unidade básica da vida são as células, e o diagnóstico médico pode começar pela coleta de células individuais. Atualmente, a pesquisa humana é apenas o começo. Pesquisadores independentes sempre envidam incansáveis esforços nos campos da física, engenharia, biologia, etc. No entanto, do ponto de vista da nanotecnologia, se diferentes campos de pesquisa são colocados juntos, a sociedade pode obter o maior benefício.
