微观3D打印甜甜圈“微型游泳者”模仿生物行为

时间:2019-10-31 14:26 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

微观3D打印甜甜圈“微型游泳者”模仿生物行为

  细菌和其他游泳微生物在充满挑战的环境中蓬勃发展,研究人员努力模仿它们在生物医学技术方面的独特能力,但制造挑战造成了制造瓶颈。国际研究团队称,微观的,3D打印的花托(甜甜圈)涂有镍和铂,可以缩小生物游泳者和人工游泳者之间的距离。

  这些微型游泳者模仿生物学行为,有一天可能会在芯片实验室中提供目标药物或搅拌样品,而微型芯片是一种模仿微型芯片上整个实验室的微型设备。

  “这些甜甜圈最终可能会作为活性材料在医学上得到应用,”宾夕法尼亚州立大学生物医学工程,化学和数学讲座教授伊格·阿隆森(Igor Aronson)说。

  活性物质是指那些会自行移动的物质,例如细菌或人造微泳者。

  宾州州立大学材料科学与工程专业的博士生Remmi Danae Baker对杏鑫平台注册登录说:“在使用片上实验室时,很难混合各种东西。” “这些微托,因为它们是活性材料并且可以自行移动,因此可以用于辅助微混合。”

  研究人员使用Nanoscribe Photonic Professional GT机器制造这些甜甜圈,该机器可以制作3微米,7微米或14微米的甜甜圈,并具有高达200纳米的印刷特征。蜘蛛丝的直径为3至10微米。Nanoscribe使用精确的激光技术和专门设计的光刻胶来实现这一目标。

  贝克说:“我们创造了水平和垂直两种不同的设计。” “水平花托被平整地印在支撑玻璃载玻片上,先镀镍,然后镀铂。垂直花托通过3D打印直立放置,然后浸入镍和铂金中。”

  水平的甜甜圈是完美的圆形,看起来像冰甜甜圈,顶部的糖霜比侧面的糖霜厚。垂直版本具有一个扁平端,因此它们可以浸入并且仅浸入一半。

  镍有两个目的。铂不会粘附在塑料微甜甜圈上,但镍会粘附,铂会粘附在镍上。而且,镍具有磁性,因此研究人员可以在磁场下控制甜甜圈。

  贝克说:“镍和铂层的晶格非常吻合。”

  研究人员希望甜甜圈的行为像活生物体一样,可以在水中游泳并响应信号。生物需要食物或燃料来运动。在实验中,研究人员将微型托里放在过氧化氢溶液中,过氧化氢是燃料。铂分解过氧化氢并促进甜甜圈的推进。

  “最初,人们认为水平圆环会刚好从基板上升起并盘旋,但这并没有发生,” Aronson说。“他们不是直立起来,而是开始倾斜,达到15度角,然后像喷气滑雪者一样游泳。”

  当水平微陀螺仪沿直线运动时,阿隆森指出,垂直环面不会在磁场方向上运动,但是随着磁场的增加,环面会形成更大,更大的扁平环,直到运动成为直线。

  研究人员今天(10月30日)在《自然通讯》上报告说:“花托还操纵和运输了其他人工游泳者,双金属纳米棒以及被动胶体颗粒。”双金属棒类似于细菌,这是操纵生物的第一步。像细胞和细菌一样重要。

  运送颗粒或活性物质时,两种微甜甜圈模式的行为不同。像甜甜圈一样被冰封的水平托里积极地运输双金属纳米棒。

  研究人员发现了这些3D打印化学动力微型游泳运动员的许多新行为。他们的实验方法和建模方法均适用于其他由过氧化氢替代方法驱动的微型游泳者。对于生物系统,微型游泳者可能会使用生物相容的推进系统,例如酶或光。

  研究人员指出,“这些具有生物相容性的3D打印微型游泳者将能够连接并操纵生物活性物质,从而导致智能细胞转运和疗法的发展。”

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