來自羅馬第一大學(xué)的物理學(xué)家用自由游泳的光驅(qū)動大腸桿菌來推動3D打印微電機(jī)，這個過程類似于水流推動水車旋轉(zhuǎn)。有一天，這些微型機(jī)器可以執(zhí)行醫(yī)療任務(wù)，如將藥物輸送入身體。這項(xiàng)研究已經(jīng)發(fā)表在《Nature Communications》雜志上，題為“由細(xì)菌驅(qū)動的光控制3D微電機(jī)”。

在論文中，研究人員說他們將一滴含有成千上萬個大腸桿菌的液體沉積到一個微電機(jī)陣列上。當(dāng)其中一些細(xì)菌頭朝前地游入蝕刻在每個微電機(jī)外邊緣上的15個微室中的任何一個，并將其尾部突出在微室外時，細(xì)菌的運(yùn)動就會引起3D打印微電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

“我們的設(shè)計(jì)結(jié)合了高轉(zhuǎn)速和大大減少的波動，”研究人員說，“我們可以生產(chǎn)獨(dú)立控制的轉(zhuǎn)子的大陣列，這些轉(zhuǎn)子將光作為最終能源。有一天，這些設(shè)備可以用在微型機(jī)器人中，充當(dāng)便宜和一次性的促動器，以收集和分類微型生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的單個細(xì)胞。”

為了讓微電機(jī)正常工作，研究人員要確保它始終按正確的方式轉(zhuǎn)動。為此，他們以45°角3D打印電機(jī)上的微室以讓總轉(zhuǎn)矩最大化，并使用一個徑向斜坡來制造細(xì)菌導(dǎo)向屏障。

在實(shí)驗(yàn)過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)許多細(xì)菌被一個微電機(jī)“捕獲”時，可以實(shí)現(xiàn)每分鐘20轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速。如果捕獲細(xì)菌較少，轉(zhuǎn)速會更低。

為了讓大腸桿菌盡可能地高效，他們對大腸桿菌菌株進(jìn)行了基因修飾，從而讓它們在光的刺激下游得更快。通過用強(qiáng)度不同的光照射3D打印微電機(jī)，研究人員可以控制它們的速度。由于使用一個反饋算法，每10秒對微電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行均勻照明，研究人員能獲得高度控制。他們表示，只要照明到位，微電機(jī)可以同步，彼此之間幾乎沒有速度差異。

研究人員認(rèn)為他們的3D打印細(xì)菌驅(qū)動微電機(jī)可用于醫(yī)藥領(lǐng)域的藥物和貨物運(yùn)輸。他們將繼續(xù)研究下去，看看能否實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。