ไมโครแอคทูเอเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่สามารถแปลงสัญญาณและพลังงานเป็นการเคลื่อนไหวที่ขับเคลื่อนด้วยกลไกในโครงสร้างขนาดเล็ก และมีความสำคัญในเทคโนโลยีไมโครสเกลขั้นสูงที่หลากหลาย

โดยปกติ ไมโครแอคทูเอเตอร์จะอาศัยการเปลี่ยนแปลงภายนอกในคุณสมบัติของปริมาณมาก เช่น pH และอุณหภูมิ เพื่อกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงทางกลที่ทำซ้ำได้ ตอนนี้ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวันนี้ในNature Chemistryศาสตราจารย์ Stephen Mann จาก University of Bristol"s School of Chemistry และ Max Planck Bristol Center for Minimal Biology ร่วมกับเพื่อนร่วมงาน Drs Ning Gao, Mei Li, Liangfei Tian, ​​Avinash Patil และ Pavan Kumar ใน Bristol Center for Protolife Research สาธิตวิธีการใหม่ที่ใช้การเปลี่ยนแปลงภายในเป็นตัวกระตุ้นสำหรับการเคลื่อนไหวตามสัญญาณ

ในชุดการทดลอง นักวิจัยประสบความสำเร็จในการฝังเอนทิตีคล้ายเซลล์เทียม (โปรโตเซลล์) นับหมื่นตัวภายในเส้นใยเกลียวของไฮโดรเจลพอลิแซ็กคาไรด์เพื่อผลิตสปริงขนาดเล็กที่ลอยอิสระซึ่งขับเคลื่อนด้วยสารเคมีจากภายใน

ทีมงานได้โหลดโปรโตเซลล์ด้วยยูเรีย ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่สร้างไอออนคาร์บอเนตเมื่อได้รับยูเรีย จากนั้นจับเซลล์เทียมในไดร์เจ็ตของแคลเซียมอัลจิเนตไฮโดรเจลแบบบิดเกลียวโดยใช้อุปกรณ์ไมโครฟลูอิดิกที่สร้างขึ้นเอง

พวกเขาค้นพบว่าไส้หลอดเฮลิคัลเริ่มคลายตัวในน้ำเมื่อเปิดยูรีเอส และความเร็วของการขยายตามยาวเพิ่มขึ้นเมื่อคาร์บอเนตไอออนหนีออกจากโปรโตเซลล์ไปยังไฮโดรเจลที่อยู่รอบๆ มากขึ้น

การรวมกิจกรรมทางเคมีภายในร่างกายกับการเคลื่อนไหวทางกลสัมพันธ์กับการแตกของครอสลิงค์ในไฮโดรเจลเนื่องจากการกำจัดแคลเซียมไอออนโดยการก่อตัวของอนุภาคแคลเซียมคาร์บอเนตในสถานที่ซึ่งนำไปสู่การปลดปล่อยพลังงานยืดหยุ่นในลักษณะสปริงอย่างช้าๆ โครงสร้างจุลภาค

ในทางกลับกัน การนำแคลเซียมไอออนกลับคืนมาโดยการละลายอนุภาคแคลเซียมคาร์บอเนตโดยใช้ประชากรที่สองของโปรโตเซลล์ที่มีกลูโคสออกซิเดสที่ผลิตกรดซึ่งอยู่นอกเส้นใยทำให้เกิดการย้อนกลับของการคลายเกลียวและสร้างระยะพิทช์แบบเกลียวเดิมของสปริงตั้งอิสระขึ้นใหม่

จากการสังเกตเหล่านี้ นักวิจัยได้ใช้เส้นใยโปรโตเซลล์แบบเกลียวเป็นเพลาขับสำหรับการทำงานเชิงกลที่ขับเคลื่อนด้วยโปรโตเซลล์ สำหรับสิ่งนี้ พวกเขาแนบโปรโตเซลล์ "ยักษ์" ตัวเดียวที่ปลายแต่ละด้านของไฮโดรเจลที่ขดเป็นวง และใช้ประโยชน์จากดัมเบลล์ขนาดเล็กเป็นไมโครแอคทูเอเตอร์แบบตั้งอิสระ (ดูรูป) กิจกรรมยูรีเอสในโปรโตเซลล์ยักษ์สองตัวนั้นเพียงพอที่จะทำให้เกิดการยืดดัมเบลด้านข้าง การเคลื่อนไหวนี้อาจลดลงได้หากโปรโตเซลล์ยักษ์ตัวใดตัวหนึ่งที่ติดอยู่มีกลูโคสออกซิเดสซึ่งทำงานเพื่อฟื้นฟูแคลเซียมที่หายไปในตัวเชื่อมต่อไฮโดรเจล ด้วยวิธีนี้ ทรานส์ดักชันทางเคมีและทางกลที่หลากหลายสามารถตั้งโปรแกรมไว้ในไมโครแอคทูเอเตอร์โดยการประมวลผลสัญญาณเคมีบนกระดาน

ศาสตราจารย์สตีเฟน แมนน์ ผู้อำนวยการร่วมของ Max Planck Bristol Center for Minimal Biology (MPBC) ที่เมืองบริสตอล กล่าวว่า "เรามีความสนใจมาอย่างยาวนานในด้านเทคโนโลยีการสร้างสิ่งมีชีวิต ความท้าทายหลักประการหนึ่งคือการประสานชุมชนโปรโตเซลล์กับสภาพแวดล้อมเพื่อสร้างความสัมพันธ์เชิงหน้าที่ งานใหม่นี้เป็นขั้นตอนในทิศทางนี้เนื่องจากแสดงให้เห็นว่ากระบวนการทางเคมีภายในร่างกายสามารถควบคู่ไปกับสภาพแวดล้อมที่มีพลังงานเพื่อผลิตระบบไมโครเครื่องกลเคมีที่ตั้งโปรแกรมได้"สล็อตออนไลน์ 918kiss