上海交通大学の科学者が3Dプリントで細菌運動マイクロポンプを開発

上海交通大学の科学者が3Dプリントで細菌運動マイクロポンプを開発

3D プリント技術は近年大きな進歩を遂げました。特殊な産業用途や日常生活用途に加えて、微視的規模の科学研究にもますます多く登場しています。最近、上海交通大学の張和鵬教授率いるチームが、3Dプリント技術の助けを借りて、微視的世界における典型的な課題である「動き」を解決しました。微細な3Dプリント構造の中に細菌の集合体を配置することで、非常に小型で多用途なマイクロポンプが誕生した。

これまで、科学者たちはマクロなポンプの助けを借りて粒子の動きを駆動することができました。ただし、かさばるため、最小化するとあまりうまく機能しません。幸いなことに、張和鵬氏と彼のチームは、微視的世界の住人である運動性細菌の助けを借りて、機能的な代替手段を開発しました。これらのバクテリアが強力なのは、単に存在しているからというだけでなく、人間が作ったモーターシステムよりも効率的なエンジンだからでもあります。


本質的に、科学者らが行ったのは、馬が馬車を引いていたのと同じ方法でこれらの細菌を使用し、細菌の自然な運動様式(鞭毛を使って前進する)を利用して、目的の機能を達成することである。現在、張氏のチームは、細菌の鞭毛を動かし続けながら細菌を特定の位置に配置する方法を発見し、それによって他の物質を動かす力を獲得した。

「ガラスカバーガラス上の細菌が流れることに気づいたので、さまざまな細菌をポンプとして使うというアイデアを思いつきました」と張和鵬氏は説明する。「細菌を組織化するさまざまな方法を試し、非常に適した微細構造を見つけました」しかし、従来の方法でこれらの細菌を収容できる微細構造を作るのは簡単ではないため、研究者は3Dプリント技術を使うことを考えた。

中国の専門3Dプリントメディアプラットフォーム「Antarctic Bear」によると、方向を決定した後、細菌に対する害が最も少ない液体感光性樹脂材料を選択し、それを使用して、内部に空洞がある複数のマイクロレンガで構成される螺旋構造を3Dプリントした。細菌は後進することができないため、一度チャンバー内に泳ぎ込むと、中に閉じ込められて外に出られなくなり、鞭毛だけが突き出たままになります。下のビデオでわかるように、この画期的な技術はすでに初期の成功を収めています。


張氏と彼のチームは現在、この細菌ポンプの機能を強化し、顕微鏡の専門家にとって強力なツールにすることを目指しています。最も注目すべきは、より速く泳ぐバクテリアを使用して流体の速度を上げ、同時により広い範囲に影響を与える計画である。成功すれば、粒子や薬物などの微小物質を効率的に輸送する新たな道が開かれることになる。

3ders経由
交通、生物学、南極のクマ

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