От собачьих упряжек до конных повозок животные тянули транспортные средства на протяжении тысячелетий. Теперь ученые из Токийского университета создали, возможно, самую маленькую версию, когда-либо существовавшую: они разработали микроскопические транспортные средства, которые могут тянуть одноклеточные водоросли.
Самостоятельно отдельные клетки водорослей могут перемещаться со скоростью скорости более 100 микрометров в секунду – около 10 длин тела. Исследовательская группа задавалась вопросом, смогут ли они (в буквальном смысле) использовать эту скорость и разработать микромашины, которые смогут тянуть водоросли.
«Мы были вдохновлены попробовать использовать Chlamydomonas Reinhardtii, очень распространенная водоросль, обнаруженная во всем мире, после того, как ее впечатлили ее быстрые и неограниченные способности плавания», — сказал Наото Симидзу, автор исследования. «Теперь мы показали, что эти водоросли можно поймать, не нарушая их мобильности, предложив новую возможность приведения в движение микромашин, которые можно использовать в инженерных или исследовательских целях».
Слева : изображение водоросли, попавшей в ловушку. Справа: изображение ловушки в действии, сделанное под микроскопом. Исследовательская группа Сёдзи Такеучи Токийского университета
Первое, что им нужно было спроектировать, — это ловушку, которая могла бы удерживать заплывающие в нее водоросли, но при этом позволяла бы им свободно передвигаться. После некоторых проб и ошибок они остановились на конструкции в форме корзины, состоящей из трех колец размером 7, 10 и 13 микрометров. Водоросли слишком велики, чтобы пройти сквозь самое маленькое кольцо, но они все равно могут вытягивать жгутики — хлыстообразные придатки, с помощью которых они перетаскивают себя через воду.
Затем эти ловушки были прикреплены к двум разным конструкции транспортных средств. Первый, который команда называет «самокат», состоит из двух ловушек для водорослей, тянущих за собой коробку, как классическую телегу, запряженную лошадьми. Второй, известный как «ротатор», выглядит как колесо обозрения с четырьмя ловушками, которые приводят автомобиль в движение по кругу.
Микромашина-самокат двигалась неожиданными способамиИсследовательская группа Сёдзи Такеучи в Токийском университете
На практике ротатор работает, как описано, вращаясь со средней скоростью от 20 до 40 микрометров в секунду. Но хотя команда предполагала, что самокат будет просто двигаться в одном направлении, эксперименты показали, что вместо этого он как бы катился и переворачивался.
Хотя он выглядит немногим больше, чем самый маленький в мире блошиный цирк, команда имела более высокие цели. Они планируют создать более сложные микромашины, способные двигаться разными способами, что может помочь в изучении водорослей и, возможно, заставить их работать.
Микромашина «Ротатор» вращается под действием четырех водорослейСёдзи Такеучи Исследовательская группа Токийского университета
«Эти методы могут в будущем превратиться в технологию, которую можно будет использовать для экологического мониторинга в водной среде, а также для переноса веществ с использованием микроорганизмов, таких как перемещение загрязняющих веществ или питательных веществ в воде. », — сказал профессор Сёдзи Такеучи, руководитель проекта.
Исследование было опубликовано в журнале Small».
