上海交大科學家利用3D打印創(chuàng)建細菌動能微觀泵

3D打印技術在近幾年來取得了顯著的進步。除了專門的工業(yè)應用和常規(guī)的生活應用，它也出現(xiàn)在了越來越多的微觀尺度科學研究中。近日，由上海交通大學的張何朋教授帶領的一支團隊就在3D打印技術的幫助下，解決了微觀世界中的一個典型挑戰(zhàn)：運動。通過在一個微觀的3D打印結構中置入一系列的細菌，他們已經創(chuàng)造了一個非常小而且具有通用性的微觀泵。

迄今為止，科學家們已經能夠在宏觀泵的幫助下驅動粒子運動。不過它們都很笨重，在最小化時并不能很好的工作。幸運的是，現(xiàn)在張何朋和他的團隊借助微觀世界的居民 — 運動型細菌，開發(fā)出了一種功能性的替代方案。這些細菌之所以很強大不僅是因為其存在本身，而且是因為它們是一種比人造電機系統(tǒng)更加高效的發(fā)動機。

從本質上說，科學家所做的就是以過去馬拉馬車的方式利用這些細菌，即借助這些生物天生的運動模式 — 利用自身的鞭毛來推動自己前進 — 來實現(xiàn)需要的功能。如今，張何朋的團隊已經找到了一種方法，能夠將細菌置入特定位置同時還保持其鞭毛繼續(xù)擺動，從而獲得驅動其它材料的力量。

“我們注意到在玻璃蓋玻片上的細菌會發(fā)生流動現(xiàn)象，所以隨后我們便產生了使用不同細菌作為泵的想法，”張何朋解釋說，“我們嘗試了多種組織細菌的方法，還發(fā)現(xiàn)了非常合適的微觀結構。”但是，要憑借傳統(tǒng)方法創(chuàng)建一個能夠容納這些細菌的微觀結構卻并不容易，于是，研究人員們想到了利用3D打印技術。

據(jù)中國3D打印專業(yè)媒體平臺南極熊了解，確定方向后，他們選擇了對細菌傷害最小的液態(tài)光敏樹脂材料并用其3D打印出了由多個內部帶有空腔的微型磚塊組成的螺旋狀結構。由于細菌不能倒退，所以一旦它們游進腔室就會被困在里面無法出來，只留下鞭毛伸在外面。通過下面的視頻你可以看到，這一突破性技術已經取得了初步的成功：

目前張何朋和他的團隊已經在尋求增強這種細菌泵的功能，從而令其成為微觀領域專家的有力工具。其中最值得一提的是，他們計劃利用游動速度更快細菌來提流體的速度，同時影響更大的區(qū)域。如果成功，這將為高效地運輸粒子、藥物等微觀物質開辟一條新的路徑。

via 3ders