پیشرفت علم پزشکی با بکار انداختن میکروموتور ها به کمک باکتری‌ها + ویدیو

[ad_1]

فناوری میکروباتیک (Microbotics) در حوزه پزشکی و برای مبارزه با بیماری‌های مختلف کاربردهای فراوانی دارد؛ در همین رابطه، دانشمندان به تازگی موفق شده‌اند که با استفاده از باکتری‌ها انرژی لازم جهت چرخش میکروموتور ها (Micromotor) را تامین کنند.

در نگاه اول ایده چرخاندن یک میکروموتور به کمک باکتری شناور به نظر عجیب و علمی تخیلی است؛ با این وجود تیمی از فیزیکدانان برای اولین بار در دنیا توانسته‌اند که با تنظیم شرایط نوری محیط حاوی باکتری‌ها، پره‌های کوچک میکروبات‌ها (Microbot) را در یک جهت مشخص، بچرخاند. به کمک این تکنیک جدید، امکان تولید انبوه و ارزان میکروموتور ها فراهم شده است و ایده استفاده از فناوری میکروباتیک برای رساندن داروهای مشخص به اعضا و بافت‌های خاص بدن برای درمان بیماری‌ها، به واقعیت نزدیک‌تر شده است.

روبرتو دای لئوناردو (Roberto Di Leonardo)، نویسنده‌ی اصلی مقاله مربوط به این دستاورد علمی از دانشگاه ساپینزا رم در همین رابطه اظهار کرده است که از طریق تکنیک توسعه‌یافته توسط او و همکارانش، مجموعه‌های بزرگی از میکروموتور های مستقل از هم که از نور به عنوان منبع انرژی خود استفاده می‌کنند، قابل ساخت هستند. طرح این پژوهشگران در مقایسه با تلاش‌های پیشین برای استفاده از ساختارهای مسطح و حرکت نامنظم باکتری‌ها، در عین کاهش چشمگیری نوسانات سیستم، سرعت چرخش بالایی را فراهم می‌کند.

میکرو ربات‌ها با وجود ابعاد فوق کوچکشان (کمتر از یک میلی‌متر) قابلیت ایجاد تغییرات بزرگی را در حوزه‌های مختلف دارند؛ از بهبود دارورسانی (Drug delivery) و تشخیص بیماری‌ها گرفته تا به حرکت درآوردن و جابه‌جایی اجسام بزرگی مانند خودروها به صورت دسته‌جمعی و با هماهنگی تعداد زیادی از این ربات‌های فوق کوچک.

در طول یک دهه گذشته پژوهشگران مشغول کار بر روی روش‌هایی برای استفاده از باکتری‌ها به منظور تامین انرژی این ماشین‌های مینیاتوری بوده‌اند؛ در یک تحقیق مشابه نشان داده شده است که با کنترل حرکت باکتری‌ها به کمک سیگنال‌های نوری می‌توان ربات‌ های مینیاتوری را به حرکت وا‌داشت.

تا پیش از این محققان این امکان را داشتند که میکروموتورها را به چرخش وادارند، اما به دلیل حرکت نامنظم باکتری‌ها، در یک مجموعه‌ی متشکل از تعداد زیادی ربات هرکدام از این ربات‌ها با سرعتی متفاوت می‌چرخیند. نکته مهم اینجاست که مایعات حاوی باکتری تنها در صورتی به عنوان یک منبع انرژی مناسب برای میکروبات‌ها کاربرد دارند که باکتری‌های شناور همگی در یک جهت حرکت کنند.

پیشرفت علم پزشکی با بکار انداختن میکروموتور ها به کمک باکتری‌ها

برای برطرف کردن این چالش تیم محققان میکروموتوری ساختند که می‌تواند با یک جریان ملایم و حساس به نور از باکتری اشریشیا کُلی (E. coli) کار کند. در لبه‌های بیرونی بخش چرخان این موتور فوق کوچک 15 خان به همراه برآمدگی‌های زاویه‌داری قرار گرفته‌اند. زاویه‌ی هر برآمدگی به گونه‌ای است که در هنگام حرکت باکتری به سمت میکروموتور، آن‌ها را در جهت خاصی به سمت خان‌ها هدایت می‌کند و حرکت فلاژل یا همان تاژک باکتری‌ها هم با حالتی شبیه به حرکت آب در آسیاب، باعث چرخش میکروموتور می‌شود.

تیم دای لئوناردو در آزمایش‌های خود باکتری‌های شناور و مجموعه‌ی میکروموتور های طراحی‌شده را در مقابل یک منبع نور قرار دادند. شدت نور منبع هم به کمک یک الگوریتم بازخوردی که در فاصله‌های 10 ثانیه‌ای سیستم را در معرض نور قرار می‌داد، تنظیم می‌شد.

پیشرفت علم پزشکی با بکار انداختن میکروموتور ها به کمک باکتری‌ها

به کمک این تکنیک جدید و با تنظیم نور تابانده شده، محققان توانستند که هرکدام از میکروموتور های مجموعه را در یک جهت واحد و با سرعتی تقریبا برابر، بچرخانند.

دای لئوناردو در مورد بخشی از کاربرد روش کشف‌شده می‌گوید که در آینده، میکروبات‌ها از این طریق منبع فعال‌سازی ارزان قیمت و یک بار مصرفی را برای جمع‌آوری و مرتب‌سازی سلول‌ها در آزمایشگاه‌های زیست پزشکی مینیاتوری، در اختیار خواهند داشت.

ویدیوی از چرخش میکروموتور ها

[ad_2]

لینک منبع