技術の最前線：3D印刷は細菌群によって達成することができます
ロベルト・レオナルド教授（ローマ大学物理学教授）は、バクテリアとレーザーを搭載した一連の小型モーターを開発し、順調に進んでいます。
ナノスケールの3D印刷技術は新しいものではありませんが、関連するアプリケーションはまだ更新中です。 「2光子リソグラフィー」として知られている技術の1つが普及し、微視的なレース、スペースシャトル、古代ローマの彫刻など、この技術を使って多くの審美的モデルが製作されました。
研究者はこの技術を医療分野に応用したいと考えていますが、これまで機械的な観点からは結果は限られていました。 例えば、研究チームは3D印刷を使用して、磁場中で自由に動くことができる「サメ」と呼ばれるナノデバイスを作成しました。他の研究グループは、標的となる薬物の送達の成功確率を高めるために新しいジオメトリを開発しています。
過去の研究では、ナノテクノロジーは特定の用途において大きな可能性を秘めていることが証明されており、印刷物には予期しない医学的影響があります。 ローマ大学の科学者は、この機能を用いて、光を制御する細菌によって駆動されるマイクロモータを開発しました。 実験では、Leonardoのチームは、36種類の電気機械がどのように調和して動作するかを示し、3D印刷用マイクロマシンの将来性を示しました。
Leonardo氏は、ナノテクノロジーや微細加工などの現代的なツールを使用することで、研究者はより良い、より良いマイクロマシンを作ることができると語った。 3D印刷された2光子リソグラフィーシステムでは、どのような形状も印刷できますが、機械的な動きを自律的に動かすには、力を必要とします。 ホログラフィックダイアフラムのような組立工具と組み合わされた半固体樹脂製の機械システムは、小さな生体を操作するためにレーザーを使用することができる。
レオナルド実験チームによって導入された特殊モーターでは、研究者は遺伝子操作された大腸菌を使用しました。 マイクロモータアレイでは、各モータは15個のマイクロチャンバでエッチングされる。 研究者が何千もの水泳を含む一滴のバクテリアを落とすと、彼らは鞭毛を含むマイクロチャンバーに一つずつ泳ぐでしょう。 外側。 組み合わされた力の下で、バクテリアは、小さな「プロペラ」に変わり、3Dマイクロモータを回転する水車のように回転させました。
改変された大腸菌（E.coli）も独自の水泳スタイルと行動特性を持っているため、研究者らは意図的にモータに小さな傾斜を作り、トルクを最大にするために45度の角度に傾斜させ、鞭毛をチャンバーの外で自由に振って、単一のモーターローターの動きを推進させる。 この方法の欠点は、細菌が発生する推力が間欠的であり、モータが一回回転するのに約1分かかり、時には回転子の一部の動きの方向が逆になることは無駄であることである。
細菌を収集して制御するために、研究者は、システム内のすべての構成要素を整列させるために、10秒ごとにレーザーをモーターシステムに照射します。 過去、科学界は細菌を制御するために電場や磁場を使用していましたが、高価で製造が困難でした。 モーターシステムを制御する光の使用は、操作が簡単で低コストであり、細菌が環境内の異なる信号に応答することを可能にします。
Leonardoは、基本的な生活の単位は細胞であり、個々の細胞を収集することによって医学的診断を開始できると指摘した。 現在、人間の研究は始まりにすぎません。 独立した研究者は、物理学、工学、生物学などの分野で常に絶えず努力しています。しかし、ナノテクノロジーの観点からは、異なる分野の研究がまとまれば、社会は最も利益を得ることができます。
