Polimeryzacja z wykorzystaniem dwóch fotonów tworzy trójwymiarowe wydruki o mikrorobotach

Jak wyjaśniają naukowcy, światło może być również wykorzystywane do generowania efektów, takich jak ciepło. W mikrofluidyce, lokalne ogrzewanie jest generowane za pomocą powierzchni metalowych i metalicznych nanocząstek. Umożliwiło to działanie zaworu, sterowanie przepływem i mieszanie. Może również działać jako katalizator reakcji chemicznych i był stosowany w leczeniu raka. Istnieje jednak ograniczenie w stosowaniu warstw metalowych w urządzeniach mikroprzepływowych - zazwyczaj są one przymocowane do określonego regionu, podczas gdy ruch i pozycja nanocząstek są trudne do kontrolowania.

W badaniu naukowcy zintegrowali konstrukcje metalowe w nowy typ mikrobota sterowanego światłem. Wykorzystali polimeryzację dwufotonową do drukowania w 3D nanoskalowych robotów z takimi funkcjami, jak puste wnętrze do transportu materiałów, a także działanie strzykawki, które umożliwia ładowanie i rozładowywanie ładunku przez mikroroboty.

"Fotorezystor, którego używamy przy wytwarzaniu tych lekkich robotów jest praktycznie przezroczysty dla długości fali wiązki pułapkowej, a zatem wytwarza bardzo niewiele ciepła ", wyjaśniają naukowcy. "Metale są wydajnymi konwerterami energii na ciepło, więc aby polepszyć indukowane laserem wytwarzanie ciepła w spolimeryzowanych robotach oświetleniowych, w każdym z nich osadziliśmy cienką warstwę metaliczną za pomocą naparowywania. W tym celu zdeponowaliśmy tytanową warstwę adhezyjną i złotą warstwę (o grubości odpowiednio 1 i 5 nm) jako okrągłą tarczę wewnątrz ciała każdego lekkiego robota. "

Gdy mikroboty zostaną wprowadzone do kuwetę cytometryczną, można je indywidualnie manewrować za pomocą czterech przeciwprzeciękowych belek, które zatrzymują każdy z kulistych uchwytów. Dodatkowa belka służy do kontrolowanego ogrzewania wewnętrznej warstwy metalicznej. Ogrzewanie laserowe tworzy mikropęcherzyki, wokół których generowane są silne prądy konwekcyjne. Prądy konwekcyjne mogą narysować małe kulki krzemionkowe w strukturze.

"Łącząc prądy konwekcyjne z manipulacją optyczną, każdy mikrorobot jest w stanie zbierać ładunek w różnych lokalizacjach" - kontynuują naukowcy. "Efekt hydrodynamiczny, który jest używany do przesuwania cząstek, może być dość silny i, w przeciwieństwie do pułapkowania optycznego i manipulacji, nie opiera się na współczynniku kontrastu refrakcji." CD3D .

Perełki krzemionkowe lub inne ładunki mogą zostać uwolnione poprzez przesunięcie promienia ogrzewania na korpus mikronarzędzia. Według naukowców mikroboty mają wiele potencjalnych zastosowań. Oni mogą byćstosowane do dostarczania leków w eksperymentach jednokomórkowych lub do dostarczania fizycznych i chemicznych bodźców do próbek biologicznych.

"Ta kontrola nie jest ograniczona do pojedynczego robota i mogłaby zostać rozszerzona na dużą liczbę przy użyciu zaawansowanego oprogramowania (tj. robotyka roju), umożliwiając w ten sposób mikrorobotom wzajemną koordynację, aby odkryć nowe sposoby interakcji, sondowania i pozyskiwania informacji (np. dla mikrobiologii 3D) ", podsumowują naukowcy. "Ostatecznie przewidujemy, że lekka robotyka doprowadzi do zupełnie nowych i zakłócających schematów interakcji 3D w czasie rzeczywistym ze światem mikroskopowym. W naszej przyszłej pracy będziemy badać szereg zastosowań lekkiej robotyki, szczególnie tych związanych z nanobiofotoniką. "

Porozmawiaj o tym i innych tematach drukowania 3D na stronie 3DPrintBoard.com lub podziel się swoimi przemyśleniami poniżej.