細菌群驅動3D列印？

羅馬大學物理學教授羅伯托·列奧納多開發出一系列微型電機，用細菌和激光就能供能，並開始轉動。相關研究論文已發表在《自然通訊》雜誌上。

納米級的3D列印技術已不新鮮，但相關應用仍不斷推陳出新。其中一種名為「雙光子光刻」的技術成為流行之後，許多審美模型的製作都採用了該技術，包括微觀賽車、太空梭，甚至古羅馬雕塑等。

雖然，研究人員也希望將這項技術應用於醫學領域，然而到目前為止，從機械的角度來看，成效有限。例如，一個研究小組就曾用3D列印製成名為「鯊魚」的納米設備，能在磁場中自由移動，其他研究小組則致力於開發新的幾何形狀，以提高靶向遞送藥物的成功概率。

過往研究的確證明了納米技術在某些應用中有巨大潛力，列印出的對象具有出人意料的醫學療效。而羅馬大學的科學家則利用此特性，開發出由光控細菌供能的微型電機。在實驗中，列奧納多的團隊展示了36個電轉機是如何運轉一致，預示了3D列印微機械的未來是什麼樣。

列奧納多表示，利用納米技術和微細加工等現代工具，研究者能製作出越來越好的微型機械。通過3D列印的雙光子光刻系統，任何形狀都能列印出來，但想要機械能自主運動，就需要找到動力。用半固態樹脂製作出的機械系統，配合全息光鑷等裝配工具，就能利用激光操縱微小生命體。

列奧納多實驗團隊推出的特殊電機中，研究者使用了基因工程修正過的大腸桿菌。在微型電機陣列中，每個電機外表上都被蝕刻有15個微室，當研究者滴入一滴包含數千遊動的細菌後，它們會一個個游入微室中，頭部在內，鞭毛在外。在合力作用下，細菌變成了微小的「螺旋槳」，像流水轉動水車一樣，轉動3D微型電機。

由於改造後的大腸桿菌也有自己的游泳方式和行為特點，所以研究者還特意在電機上建立了小小坡道，用45度角傾斜，使扭矩最大化，將其趕進微室，讓鞭毛在腔室外面自如鞭打，推動單個電機轉子運動。但這方法的缺陷在於，細菌產生的推力是間歇性的，馬達旋轉1次耗時大約1分鐘，有時候一些轉子的運動方向還會反向，白白耗力。

為了聚集和控制細菌，研究者每隔10秒就用激光點亮一次電機系統，從而使系統內每個組件都能步調一致。過去，科學界慣常使用電場或磁場來控制細菌，但造價高昂，不易製成。而用光控制電機系統，操作簡單且成本低，也能讓細菌對環境中的不同信號做出目標反應。

列奧納多指出，生命的基本單位是細胞，醫學診斷可以從收集單個細胞開始。目前人類的研究還只是個開始，獨立研究者總是在物理、工程、生物等領域不懈努力，但從納米技術的角度看，不同領域的研究放在一起，社會才能獲得最大益處。

來源：北京青年報

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