p Integração de uma estrutura com Vorticela (Superior, UMA, B). Movimento repetitivo de uma estrutura devido à força de Vorticela e fluxo (inferior, C, D). Crédito:Toyohashi University Of Technology.
p Uma equipe de pesquisa do Departamento de Engenharia Mecânica da Toyohashi University of Technology desenvolveu um método para construir um sistema biohíbrido que incorpora microrganismos Vorticella. O método permite que estruturas móveis sejam formadas em um microcanal e combinadas com Vorticela. Além disso, o sistema biohíbrido demonstra a conversão do movimento de movimento linear em rotação. Os resultados de sua pesquisa foram publicados no
IEEE / ASME Journal of Microelectromechanical Systems em 11 de abril, 2019. p Sistemas de controle complexos são necessários para a operação de microssistemas inteligentes, e seus tamanhos devem ser reduzidos. Espera-se que as células sejam aplicáveis como alternativas a esses sistemas de controle complexos. Como uma célula integra muitas funções em seu corpo e responde ao ambiente ao seu redor, as células são inteligentes e podem ser usadas em sistemas micromecânicos inteligentes.
p Em particular, Vorticella convallaria tem um pedúnculo (aproximadamente 100 μm de comprimento) que se contrai e relaxa, e funciona como um atuador linear autônomo. A combinação de caules e estruturas móveis formará um microssistema autônomo. Contudo, a construção de sistemas biohíbridos em um microcanal é difícil, pois é necessário estabelecer um método de padronização celular e um processo de montagem biocompatível para a estrutura e a célula.
p O grupo de pesquisa desenvolveu um método para construir um sistema biohíbrido que incorpora Vorticella. "O aproveitamento de microrganismos requer que um método de montagem em lote seja aplicado aos componentes móveis em um microcanal. É necessário padronizar uma camada sacrificial solúvel em água e confinar os componentes móveis em um microcanal, "diz Moeto Nagai, professor da Toyohashi University of Technology e líder da equipe de pesquisa. As células de vorticela foram colocadas em torno dos blocos do canal pela aplicação de força magnética. Esses processos foram aplicados para demonstrar como Vorticella converte o movimento de um componente móvel.
p Um canal é fechado em baixa concentração de íons de cálcio (esquerda). Vorticela abre o canal em alta concentração de íons de cálcio (direita). Crédito:TOYOHASHI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY.
p "O conceito de aproveitar um componente para um microorganismo parece simples, mas é difícil até mesmo para um especialista em microfabricação fazer arreios que possam seguir os movimentos dos microorganismos. Produtos químicos perigosos devem ser evitados, e uma abordagem multidisciplinar deve ser adotada, ", diz Nagai. Seu grupo está familiarizado com microfabricação e conduziu pesquisas consideráveis no campo da microbiologia. Eles encontraram uma abordagem biocompatível para fazer e liberar arreios em um microcanal.
Um componente de flutuação livre é aproveitado para Vorticela e o componente é rodado autonomamente e devolvido por meio de uma abordagem biohíbrida. Crédito:Toyohashi University Of Technology. p Após o tratamento permeabilizado, Os caules de vorticela respondem a mudanças na concentração de íons de cálcio, e podem operar como válvulas responsivas ao íon cálcio. A equipe de pesquisa acredita que os motores sensíveis ao íon cálcio de Vorticella irão facilitar a realização de válvulas fluídicas autônomas, reguladores, e misturadores, bem como microssistemas inteligentes vestíveis, como uma bomba de infusão automática de insulina para diabetes.
