Premieră: Micromotoare robotizate antrenate cu ajutorul bacteriilor
Chiar dacă pare ceva din domeniul ştiinţifico-fantasticului, cercetătorii au găsit o modalitate de a acționa micromotoare cu ajutorul bacteriilor. Pentru prima dată, cercetătorii au reușit să antreneze în mişcare de rotaţie micromotoare, asemănătoare elicelor, cu ajutorul unor bacterii prin reglarea condițiilor de iluminare.
Noile micromotoare pot fi produse în cantități mari, la un cost redus, și ele ar putea fi utilizate, printre altele, la transportul unor medicamente destinate tratării unor boli.
„În prezent putem produce matrice de micromotoare rotative, controlate independent, care folosesc lumina ca sursă de energie”
„Am reuşit să obţinem o viteză mare de rotație şi o reducere semnificativă a variaţiilor de turaţie în comparație cu încercările anterioare care au utilizat bacterii plate”, a declarat Roberto Di Leonardo din cadrul Sapienza University din Roma.
Credit: Vizsnyiczai
Chiar dacă aceşti microroboţi pot fi mai mici de un milimetru, ei pot fi utilizaţi într-o varietate mare de aplicații, de la furnizarea unor medicamente și diagnosticarea bolilor până la mutarea unor obiecte imense în raport cu mărimea lor.
Cercetătorii au studiat în ultimul deceniu modalitatea prin care bacteriile pot fi folosite pentru antrenarea acestor microroboţi. Astfel, într-un studiu recent s-a demonstrat că semnalele luminoase pot fi folosite pentru a controla mișcările unor bacterii, care la rândul lor pot antrena microroboţii.
Chiar dacă cercetătorii au pus în mişcare aceşti microroboţi, ei nu au reușit să menţină constantă viteza de rotaţie a acestora datorită mişcărilor haotice ale bacteriilor. Lichidele în care se află bacteriile pot fi utilizate pentru antrenarea microroboţilor numai dacă toate bacteriile se mișcă în aceeași direcție.
Pentru a rezolva această problemă, Di Leonardo și echipa sa de cercetători au construit un micromotor care poate găzdui o tulpină de E. coli, o bacterie înotătoare, sensibilă la lumină. La marginea exterioară a micromotorului cercetătorii au dispus 15 camere cu rampă înclinată.
Atunci când bacteriile înoată spre micromotor, mişcarea flagelului bacterian antrenează în mişcare de rotaţie micromotorul într-o manieră similară cu modul în care apa curgătoare roteşte o moară de apă.
Ulterior, cercetătorii au îndreptat o sursă de lumină spre matricea de micromotoare realizate de ei şi au reușit să regleze intensitatea luminii folosind un algoritm de feedback special conceput pentru a lumina matricea la intervale de 10 secunde. Astfel, micromotoarele din cadrul reţelei au început să se rotească în aceeaşi direcţie şi cu aproape aceeaşi turaţie, așa cum se poate vedea în clipul video de mai jos.
„Într-o bună zi aceste dispozitive ar putea servi ca actuatoare ieftine şi de unică folosinţă în microroboţi pentru colectarea şi sortarea celulelor individuale în cadrul unor laboratoare biomedicale miniaturizate”, a declarat Di Leonardo.
Cercetarea a fost publicată în Nature Communications.
Sursă: Science Alert