Кoгдa исслeдoвaтeли из унивeрситeтa Sapienza Universita di Roma внoсят кaплю жидкoсти, внутри кoтoрoй нaxoдятся тысячи гeнeтичeски мoдифицирoвaнныx бaктeрий видa E.Coli, нa матрицу с множеством микродвигателей, сии двигатели начинают вращаться в заданном направлении и с заданной скоростью. Некоторые из бактерий попадают своей передней до известной степени в специальное микроуглубление на колесе двигателя и движениями своих жгутиков они заставляют вращаться кульбит, словно вода, вращающая колесо водяной мельницы.

«Комбинируя количество, расположение и форму микроуглублений держи роторах, мы можем делать «биологические двигатели», обеспечивающие заданное направление, прыть и усилие вращения» — рассказывает профессор Роберто Ди Леонардо (Roberto Di Leonardo), — «При этом, движением каждого двигателя разрешается управлять индивидуально при помощи света, который и является основным источником энергии».

Транссудат с бактериями, используемая в данном случае, называется «активной жидкостью» из-за некоторого количества заключенной в ней энергии механического движения. Использование таких активных жидкостей в качестве «топлива» к микродвигателей требует технологии, позволяющей направлять движение всех или большей части бактерий в одном заданном направлении.

В данном случае крен движения бактерий задается формой и расположением микроуглублений в роторе двигателя. Эти микроуглубления направлены по-под углом 45 градусов к оси двигателя, что позволяет получить максимальный вращательный отрезок времени. Помимо этого, каждый микродвигатель устанавливается в частично изолированной области, а каналы, спустя которые бактерии проникают в эту область, направлены так, чтобы бактерии сразу а попадали внутрь незанятых микроуглублений ротора двигателя.

Проведенные эксперименты показали, точно скорость вращения и вращательный момент прямо пропорциональны количеству пойманных в ловушки микроуглублений бактерий. А максимальная натиск, с которой могут вращаться такие «бактериальные двигатели» составляет 20 оборотов в побудь здесь.

Но не только конструкция самого двигателя является ключевым моментом данной технологии. Далеко не менее важную роль играют в этом деле и сами бактерии. Проведенная генная вид снабдила обычные бактерии вида E.Coli так называемым фотохимическим протонным насосом. Текущий насос при помощи энергии фотонов света создает внутри бактерии электрохимический вектор (потенциал), наличие которого заставляет бактерию двигаться интенсивней. Освещая микродвигатели светом с определенной интенсивностью, исследователи могут вести скоростью вращения двигателя.

Для создания сложных миниатюрных систем будет нуждаться синхронное вращение с заданной скоростью всех ее микродвиателей. Такая синхронизация возможна по причине наличию алгоритма обратной связи, реализованного путем освещения всех двигателей однородным потоком света крата в 10 секунд. Такой подход позволяет измерить скорость вращения каждого двигателя и подсчитать силу потока света, необходимого для вращения каждого из двигателей строго получай заданной скорости.

«Такие микродвигатели смогут в будущем приводить в движение микроботов, слои миниатюрных биомедицинских лабораторий, которые выполняют функции сбора и сортировки отдельных клеток, и многое другое» — рассказывает Роберто Ди Леонардо.