p Bactérias e outros microrganismos nadadores evoluíram para prosperar em ambientes desafiadores, e os pesquisadores lutam para imitar suas habilidades únicas para tecnologias biomédicas, mas os desafios de fabricação criaram um gargalo de fabricação. Microscópico, 3-D-impresso, tori - donuts - revestidos com níquel e platina podem preencher a lacuna entre nadadores biológicos e sintéticos, de acordo com uma equipe internacional de pesquisadores. p Esses micro nadadores imitam o comportamento biológico e podem um dia entregar drogas direcionadas ou agitar amostras em labs-on-a-chip - um dispositivo em miniatura que imita um laboratório completo em um microchip.

p "Esses donuts podem eventualmente ter aplicações médicas como materiais ativos, "disse Igor Aronson, Huck Chair Professor de Engenharia Biomédica, Química e Matemática, Estado de Penn.

p Os materiais ativos são aqueles que se movem por conta própria, como bactérias ou micro nadadores artificiais.

p "É muito difícil misturar as coisas ao usar um lab-on-a-chip, "disse Remmi Danae Baker, candidato a doutorado em ciência de materiais e engenharia, Estado de Penn. "Esses microtoris, porque são materiais ativos e se movem por conta própria, poderia ser usado para ajudar na micromixagem. "

p Os pesquisadores fabricam esses donuts usando uma máquina Nanoscribe Photonic Professional GT que permite a criação de 3, Donuts de 7 ou 14 micrômetros com recursos impressos de até 200 nanômetros. A seda da aranha tem de 3 a 10 micrômetros de diâmetro. O Nanoscribe usa tecnologia de laser precisa e fotorresiste especialmente projetado para conseguir isso.

p “Criamos dois designs diferentes, horizontal e vertical, "disse Baker." Os toros horizontais são impressos planos na lâmina de vidro de suporte, vitrificado com níquel e depois platina. Os toros verticais são impressos em 3-D na vertical e, em seguida, mergulhados em níquel e platina. "

p Os donuts horizontais são perfeitamente circulares e parecem donuts gelados, com a cobertura mais grossa por cima do que nas laterais. A versão vertical tem uma extremidade plana para que eles possam ser mergulhados e só sejam mergulhados até a metade.

p O níquel tem dois propósitos. A platina não adere aos micro-donuts de plástico, mas o níquel e a platina ficarão com o níquel. Também, o níquel é magnético, para que os pesquisadores possam manipular os donuts com campos magnéticos.

p "As estruturas das camadas de níquel e platina combinam muito bem, "disse Baker.

p Os pesquisadores querem que os donuts se comportem como organismos vivos - nadem na água e respondam aos sinais. Os seres vivos precisam de comida ou combustível para se movimentar. Para o experimento, os pesquisadores colocaram o microtori em uma solução de peróxido de hidrogênio, qual era o combustível. A platina decompõe o peróxido de hidrogênio e propulsiona os donuts.

p "Originalmente, pensava-se que um toro horizontal simplesmente se levantaria do substrato e pairaria, mas isso não acontece, "disse Aronson." Em vez de subir para cima, eles começam a tombar, alcançam um ângulo de 15 graus e nadam como um jet ski. "

p Enquanto os microtoris horizontais se movem em linha reta, Aronson observa que um toro vertical não se moverá na direção do campo magnético, mas à medida que o campo magnético aumenta, o toro cria loops planos maiores e maiores até que o movimento se torne uma linha reta.

p Os pesquisadores relatam hoje (30 de outubro) em Nature Communications que "O tori também manipulou e transportou outros nadadores artificiais, nanobastões bimetálicos, bem como partículas coloidais passivas. ”Os bastonetes bimetálicos são semelhantes às bactérias e este é o primeiro passo para manipular matéria biológica como células e bactérias.

p Os dois modos de micro donuts se comportam de maneira diferente ao transportar partículas ou material ativo. Tori horizontal, aqueles gelados como donuts, transportar ativamente nanobastões bimetálicos.

p Os pesquisadores descobriram uma série de novos comportamentos para esses micro nadadores impressos em 3D com energia química. Ambas as abordagens experimental e de modelagem são aplicáveis ​​a outros micro nadadores movidos por métodos alternativos ao peróxido de hidrogênio. Para sistemas biológicos, micro nadadores podem usar sistemas de propulsão biocompatíveis, como enzimas ou luz.

p Os pesquisadores observam que "estes são biocompatíveis, Micro nadadores impressos em 3-D seriam então capazes de interagir e manipular matéria biológica ativa, levando ao desenvolvimento de transporte e terapia celular inteligente. "