Létrehoztak egy baktériumok által hajtott fénnyel irányított mikromotort

Mindössze percekkel azután, hogy a tudósok egy cseppnyi több ezer szabadon mozgó E. coli-t tartalmazó folyadékot mikroszkopikus motorok soraira cseppentenek, a motorok elkezdenek forogni. A baktériumok egyesével beúsztak a mikromotorok szélein lévő 15 mikroszkopikus kamra egyikébe és a baktériumok úszása forgatni kezdte a motort – hasonlóan ahogy egy vízimalmot meghajt a víz.

“A mostani tervünk ötvözi a magas forgási sebességet az ingadozásban történő hatalmas csökkenéssel, a korábbi próbálkozásokhoz képest, melyek ‘vad típusú’ baktériumokon és lapus struktúrákon alapultak,” mondta Roberto Di Leonardo, a Sapienza Università di Roma fizika professzora, és a tanulmány szerzője. “Nagy egymástól függetlenül irányítható rotor sorokat tudunk előállítani, melyek a fényt használják energiaforrásként. Ezek a készülékek egy nap olcsó és eldobható hajtóművei lehetnek a mikrorobotoknak, melyek begyűjtik és szortírozzák a sejteket egy miniatürizált biomedikai laboratóriumban.”

Azokat a folyadékokat, amik nagy mennyiségű úszó baktériumokat tartalmaznak “aktív folyadékoknak” nevezik, az általuk magukba foglalt mechanikai energia miatt. Ahhoz hogy mikrogépek meghajtására használják az aktív folyadékokat, a baktériumok rendezetlen mozgását irányítás alá kell fogni, hogy a legtöbb baktérium egy irányba mozogjon.

Ez az amit a mikromotorok csinálnak. A mikromotor szélein lévő kamrákat éppen ideális 45 fokos szögbe döntötték meg ahhoz, hogy maximalizálják a forgatónyomatékot, amivel a baktériumok forgatják a motort. A tudósok rámpákat és stratégiailag elhelyezett akadályokat használtak arra hogy bejuttassák a baktériumokat a mikrokamrákba. A kísérlet alatt felfedezték, hogy a motor forgási sebessége egyenesen arányos az elfogott baktériumok számával és könnyedén elérhetnek akár percenkénti 20 fordulatot is.

Az ilyen baktériumokkal hajtott mikromotorok egyik fontos alapkövetelménye, hogy a motor mozgása irányítható legyen. A tudósok ezt úgy érték el, hogy genetikailag módosították az E. coli baktériumtörzset úgy, hogy a fény hatására felgyorsítsák az úszási sebességüket. Így a kutatók egy állítható fényerősségű lámpa segítségével képesek voltak irányítani a mikromotorok sebességét.

A másik fontos dolog a rendszer hatékony működéséhez, hogy a motorok sebessége között csak nagyon kis eltérés legyen. Ezt a tudósok egy fény alapú visszajelző rendszerrel érték el, amivel hatékonyan tudták szinkronizálni a baktériumok mozgását.

Az ilyen baktériumok által hajtott mikromotorok lehetséges felhasználási területei vannak az orvostudományban, például a gyógyszerek mozgatásában.

Forrás: nature.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás