Человечество на протяжении тысячелетий использует животных для перемещения различных транспортных средств – от собачьих саней до конных повозок. Теперь ученые из Токийского университета создали, возможно, самую маленькую версию такого транспорта, спроектировав микроскопические машины, которые могут приводиться в движение с помощью одноклеточных водорослей.
Исследовательская группа под руководством профессора Сёдзи Такеучи была вдохновлена впечатляющими возможностями передвижения водоросли Chlamydomonas reinhardtii. Эта распространенная во всем мире водоросль способна перемещаться со скоростью более 100 микрометров в секунду, что составляет около 10 длин ее тела. Ученые задались вопросом, смогут ли они использовать эту скорость и спроектировать микромашины, которые водоросли смогут тянуть.
Первым шагом было создание специальной ловушки, способной удерживать водоросли, не нарушая их подвижности. Конструкция представляет собой корзину, состоящую из трех колец размером 7, 10 и 13 микрометров. Водоросли слишком велики, чтобы пройти через самое маленькое кольцо, но при этом могут свободно вытягивать свои жгутики, используемые для передвижения.
Слева: иллюстрация водоросли, попавшей в ловушку. Справа: Изображение ловушки в действии с помощью микроскопа
Затем эти ловушки были прикреплены к двум различным конструкциям транспортных средств. Первая, называемая "scooter", состоит из двух ловушек для водорослей, тянущих за собой ящик, как классическая конная повозка. Вторая, известная как "Rotator", выглядит как колесо обозрения с четырьмя ловушками, которые приводят транспортное средство в движение по кругу.
Микромашина "Scooter" передвигается неожиданными способами
На практике "Rotator" действительно вращается со средней скоростью около 20-40 микрометров в секунду. Однако эксперименты показали, что "scooter" не просто движется в одном направлении, а скорее катится и переворачивается.
Микромашина "Rotator" вращается под действием четырех водорослей
Хотя эти микроскопические транспортные средства пока выглядят как самый маленький в мире цирк блох, у исследователей более амбициозные планы. Они намерены создавать все более сложные микромашины, способные перемещаться различными способами, что может помочь в изучении водорослей и, возможно, заставить их работать на благо человека. Профессор Такеучи отметил, что такие методы имеют большой потенциал для развития технологий мониторинга окружающей среды в водной среде, а также для перемещения веществ с использованием микроорганизмов.
