研究人员将藻类改造成"马匹" 让它们拉动微型马车

研究人员设计出了由单细胞藻类团队推动的微型载具，就像由微型骏马拉动的绿色小车。该项目由东京大学的研究人员领导，他们创造了两种由藻类驱动的微型机械，分别被称为"旋转器"和"滑板车"。

这些微小的载体将活泼的莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）捕获在三维打印的篮状结构中，莱茵衣藻是一种在世界各地都能找到的运动型绿藻。研究小组利用一种名为"双光子立体光刻"的专业三维打印技术制造出了这种0.001毫米的微小装置。

最棘手的部分是优化藻阱的设计，使其既能紧紧抓住海藻，又能为附肢留出足够的回旋空间来推动机器，科学家们通过两种飞行器设计克服了这一难题。

第一个是旋转器模型，四个藻阱排列成风车状，为旋转运动提供动力。单个藻类的巡航速度可达每秒 100 多微米。然而，在四个藻类参与的情况下，转轮的平均速度大约在每秒 20 到 40 微米之间。

第二种滑板车设计有两个面向前方的篮子，每个篮子装有一条海藻，研究人员预计这两个篮子将推动机器沿直线运动。与旋转器的平滑旋转运动不同，滑板车显示出"不稳定的滚动和翻转"，而不是直线运动。

领衔作者 Haruka Oda 说："这促使我们进一步研究多个藻类的集体运动如何影响微型机械的运动。"

这种生物兼容系统的一个主要优点是，3D 打印载体和藻类都不需要进行非自然的改造。生物体只需自由游入打印出的陷阱，无需花哨的引导结构。

研究人员尚未确定这些微型车的最长功能持续时间。虽然单个莱茵衣藻细胞只能存活几天就会分裂产生四种新的藻类，但在测试过程中，原型机运行了几个小时都没有出现问题。

该研究的下一步工作包括改进旋转装置，使其具有更高的旋转速度，并通过进一步研究藻类的运动如何影响机器的运动，设计出新的、更复杂的藻类移动模型。

负责指导该项目的竹内昌司教授解释说，这项技术使他们能够将藻类的运动置于显微镜下，从而了解藻类是如何协调的。他说，展望未来，他们可以将其发展成为一个全天然系统，用于环境监测，甚至通过利用藻类运输污染物或营养物质来净化水环境。