Tecnología de la frontera: la impresión 3D puede lograrse mediante grupos bacterianos

- Nov 24, 2018-

Tecnología de la frontera: la impresión 3D puede lograrse por grupos bacterianos

Roberto Leonardo, profesor de física en la Universidad de Roma, desarrolló una serie de motores diminutos que funcionaban con bacterias y láseres y comenzaron a girar.

La tecnología de impresión 3D a escala nanométrica no es nueva, pero las aplicaciones relacionadas aún se están actualizando. Una de las tecnologías conocidas como "litografía de dos fotones" se hizo popular, y muchos modelos estéticos fueron producidos usando esta tecnología, incluyendo carreras microscópicas, transbordadores espaciales e incluso antiguas esculturas romanas.

Aunque los investigadores también quieren aplicar esta tecnología al campo médico, hasta ahora, desde un punto de vista mecánico, los resultados han sido limitados. Por ejemplo, un equipo de investigación ha usado la impresión en 3D para crear un dispositivo de nanodispositivo llamado "tiburón" que puede moverse libremente en un campo magnético, mientras que otros grupos de investigación están trabajando en el desarrollo de nuevas geometrías para aumentar la probabilidad de un suministro exitoso de medicamentos específicos.

Investigaciones anteriores han demostrado que la nanotecnología tiene un gran potencial en ciertas aplicaciones y que los objetos impresos tienen efectos médicos inesperados. Los científicos de la Universidad de Roma usaron esta característica para desarrollar micromotores impulsados por bacterias controladas por la luz. En el experimento, el equipo de Leonardo mostró cómo las 36 máquinas eléctricas funcionan al unísono, lo que indica cuál es el futuro de las micromáquinas de impresión 3D.

Leonardo dijo que al usar herramientas modernas como la nanotecnología y la microfabricación, los investigadores pueden fabricar micromáquinas cada vez mejores. Con un sistema de litografía de dos fotones impresos en 3D, se puede imprimir cualquier forma, pero si desea que el movimiento mecánico se mueva de manera autónoma, necesita encontrar energía. Un sistema mecánico hecho de resina semisólida, combinado con una herramienta de ensamblaje como un diafragma holográfico, puede usar un láser para manipular pequeños cuerpos vivos.

En el motor especial introducido por el equipo experimental de Leonardo, los investigadores utilizaron E. coli genéticamente modificada. En la matriz de micromotores, cada motor está grabado con 15 microcámaras. Cuando los investigadores dejan caer una gota de bacterias que contienen miles de natación, nadarán en la microcámara una por una, incluidos los flagelos. exterior. Bajo la fuerza combinada, las bacterias se convirtieron en una pequeña "hélice", girando el micromotor 3D como una rueda de agua corriendo.

Dado que la E. coli modificada también tiene su propio estilo de natación y características de comportamiento, los investigadores también construyeron deliberadamente una pequeña rampa en el motor, inclinándola en un ángulo de 45 grados para maximizar el torque, y la lanzaron a la microcámara para haga los flagelos Látase libremente fuera de la cámara para impulsar el movimiento de un solo motor del rotor. El inconveniente de este método es que el empuje generado por las bacterias es intermitente, y el motor tarda aproximadamente 1 minuto en girar una vez, y algunas veces se invierte la dirección de movimiento de algunos de los rotores, lo que es inútil.

Para recolectar y controlar las bacterias, los investigadores iluminan el sistema motor con un láser cada 10 segundos, para que todos los componentes del sistema puedan alinearse. En el pasado, la comunidad científica solía usar campos eléctricos o magnéticos para controlar las bacterias, pero era caro y difícil de fabricar. El uso de la luz para controlar el sistema motor es simple de operar y de bajo costo, y permite que las bacterias respondan a diferentes señales en el ambiente.

Leonardo señaló que la unidad básica de la vida son las células, y el diagnóstico médico puede comenzar por la recolección de células individuales. En la actualidad, la investigación humana es solo el comienzo. Los investigadores independientes siempre hacen esfuerzos incansables en los campos de la física, la ingeniería, la biología, etc. Sin embargo, desde la perspectiva de la nanotecnología, si se combinan diferentes campos de investigación, la sociedad puede obtener el mayor beneficio.


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