利用微生物治疗智能微系统

丰桥技术大学机械工程系的一个研究小组已经开发出一种方法来构建一个包含Vorticella微生物的生物混合系统。该方法允许可移动结构在微通道中形成并与Vorticella结合。此外,生物混合系统展示了从直线运动到旋转的运动转换。他们的研究结果发表在2019年4月11日的IEEE / ASME期刊微机电系统杂志上。

智能微系统的运行需要复杂的控制系统,并且应该减小它们的尺寸。预计细胞可用作这些复杂控制系统的替代品。由于细胞在其体内集成了许多功能并对周围环境做出反应,因此细胞是智能的,可用于智能微机械系统。

特别是,Vorticellaconvallaria具有收缩和松弛的茎(长约100μm),并且它作为自主线性致动器起作用。秸秆和可移动结构的组合将形成自主的微系统。然而,在微通道中构建生物杂化系统是困难的,因为有必要为结构和细胞建立细胞图案化方法和生物相容性组装过程。

该研究小组已经开发出一种方法来构建一个包含Vorticella的生物混合系统。“利用微生物需要将批量组装方法应用于微通道中的可移动组件。有必要对水溶性牺牲层进行图案化,并将可移动组件限制在微通道中,”Toyohashi大学讲师Moeto Nagai说。技术和研究团队的领导者。通过施加磁力将Vorticella细胞放置在通道中的块周围。这些过程用于演示Vorticella如何转换可移动组件的运动。

“利用微生物成分的概念似乎很简单,但即使是微加工专家也难以制造出能够跟踪微生物运动的安全带。应避免使用危险化学品,并应采取多学科方法,”Nagai说。 。他的团队熟悉微加工,并在微生物学领域进行了大量研究。他们发现了一种生物相容的方法,用于在微通道中制造和释放线束。

在透化处理后,Vorticella茎响应钙离子浓度的变化,并且它们可以作为钙离子响应阀操作。研究小组认为,Vorticella的钙离子敏感电机将有助于实现自动流体阀,调节器和混合器,以及可穿戴智能微系统,如用于糖尿病的自动胰岛素输注泵。