厉害了 科学家用光驱动细菌帮人类工作

时至今日纳米级的 3D 打印技术也已经不是什么新鲜事了，和这项技术相关的应用每时每刻都在出现。比如一种叫做“双光子光刻”的技术，很多模型的制作采用的就是这项技术，包括了国家航天飞机、微观赛车甚至是古罗马的雕塑等等。

最近，来自罗马大学物理学的罗伯托·列奥纳多教授开发出了一系列能以细菌和激光提供能源并且可以工作的微型电机。

曾经有研究小组使用 3D 打印制成名为“鲨鱼”的纳米设备，能在磁场中自由移动，也有研究小组致力于开发新的几何形状，以提高靶向递送药物的成功概率。过往研究的确证明了纳米技术在某些应用中有巨大潜力。罗马大学的科学家则利用此特性，开发出由光控细菌供能的微型电机。在实验中，列奥纳多的团队展示了 36 个电转机是如何运转一致，展示了 3D 打印微机械的未来是什么样。

列奥纳多表示，利用纳米技术和微细加工等现代工具，研究者能制作出越来越精细的微型机械。通过 3D 打印的双光子光刻系统，任何形状都能打印出来，但想要机械能自主运动，就需要找到动力。用半固态树脂制作出的机械系统，配合全息光镊等装配工具，就能利用激光操纵微小生命体。

列奥纳多实验团队推出的特殊电机中，研究者使用了基因工程修正过的大肠杆菌。在微型电机阵列中，每个电机外表上都被蚀刻有 15 个微室，当研究者滴入一滴包含数千游动的细菌后，它们会一个个游入微室中，头部在内，鞭毛在外。在合力作用下，细菌变成了微小的“螺旋桨”，像流水转动水车一样，转动 3D 微型电机。

由于改造后的大肠杆菌也有自己的游泳方式和行为特点，所以研究者还特意在电机上建立了小小坡道，用 45 度角倾斜，使扭矩最大化，将其赶进微室，让鞭毛在腔室外面自如鞭打，推动单个电机转子运动。但这方法的缺陷在于，细菌产生的推力是间歇性的，马达旋转 1 次耗时大约 1 分钟，有时候一些转子的运动方向还会反向，白白耗力。

为了聚集和控制细菌，研究者每隔 10秒 就用激光点亮一次电机系统，从而使系统内每个组件都能步调一致。过去，科学界惯常使用电场或磁场来控制细菌，但造价高昂，不易制成。而用光控制电机系统，操作简单且成本低，也能让细菌对环境中的不同信号做出目标反应。

列奥纳多指出，生命的基本单位是细胞，医学诊断可以从收集单个细胞开始。目前人类的研究还只是个开始，独立研究者总是在物理、工程、生物等领域不懈努力，但从纳米技术的角度看，不同领域的研究放在一起，或许才能获得最大益处。