Bağlamda:Yosunla çalışan mikro makineler tamamen yeni değil. Önceki araştırmalar, akciğer kanseri ve iltihaplı bağırsak hastalığının tedavisi için ilaç taşımak amacıyla yosunla çalışan mikro robotlar kullanmıştı. Ancak yeni bir proje, kimyasal değişiklikler veya doğal olmayan tedaviler gerektirmeyerek aynı konsepti geliştiriyor. Tıpkı bir atın arabayı çekmesi gibi yosun kullanmak kadar basit.
Araştırmacılar, mikroskobik atlar tarafından çekilen minik yeşil arabalar gibi, tek hücreli alglerden oluşan takımlar tarafından itilen minyatür araçlar tasarladılar. Tokyo Üniversitesi’ndeki araştırmacıların liderliğindeki proje, “rotator” ve “scooter” olarak adlandırılan iki alg tahrikli mikro makine yarattı.
Bu minik araçlar, dünya çapında bulunan hareketli bir yeşil alg olan canlı Chlamydomonas reinhardtii’yi 3D yazdırılmış sepet benzeri yapılarda hapseder. Ekip, plastikten mikro yapılar oluşturmak için ışık kullanan iki foton stereolitografisi adı verilen özel bir 3D yazdırma tekniği kullanarak minik 0,001 mm’lik araçları üretti.
En zor kısım, makineleri itmek için uzantılara yeterli hareket alanı bırakırken algleri sıkıca yakalayacak şekilde sepet tasarımlarını optimize etmekti. Bilim insanları bunu iki araç tasarımıyla aştı.
İlki, dönme hareketini güçlendirmek için yel değirmeni benzeri bir formasyonda düzenlenmiş dört yosun sepetine sahip bir rotator modeliydi. Tek bir Chlamydomonas reinhardtii saniyede 100 mikrometrenin üzerinde seyredebilir. Ancak, dört yosun devreye girdiğinde, tekerlek saniyede yaklaşık 20 ila 40 mikrometre arasında ortalama bir hıza ulaştı.
İkinci scooter tasarımı, her biri tek bir yosun tutan iki öne bakan sepet içeriyordu ve araştırmacılar bunun makineyi düz bir çizgide ilerletmesini bekliyordu. Beklendiği gibi düzgün bir dönme hareketi sergileyen rotatörün aksine, scooter doğrusal hareket yerine “düzensiz yuvarlanma ve çevirme” sergiledi.
“Bu durum bizi, birden fazla algin toplu hareketinin mikromakinenin hareketini nasıl etkilediğini daha fazla araştırmaya yöneltti” dedi baş yazar Haruka Oda.
Bu biyouyumlu sistemin başlıca avantajlarından biri, ne 3D yazdırılmış araçların ne de alglerin doğal olmayan değişikliklere ihtiyaç duymamasıdır. Organizmalar süslü kılavuz yapılar olmadan yazdırılmış tuzaklara serbestçe yüzerler.
Araştırmacılar henüz bu mikro-arabaların maksimum işlevsel süresini belirleyemediler. Ayrı Chlamydomonas reinhardtii hücreleri, dört yeni alg üretmek üzere bölünmeden önce yalnızca birkaç gün hayatta kalırken, prototipler test sırasında sorunsuz bir şekilde birkaç saat çalıştı.
Çalışmanın bir sonraki adımları arasında, rotatörün daha yüksek dönüş hızlarına göre iyileştirilmesi ve alglerin hareketlerinin makine hareketini nasıl etkilediğinin daha fazla araştırılması yoluyla yeni, daha karmaşık alg-mobil modeller tasarlanması yer alıyor.
Projeyi denetleyen Profesör Shoji Takeuchi, bu teknolojinin alglerin hareketlerini mikroskop altında inceleyerek alglerin nasıl koordine olduğunu anlamalarına olanak sağladığını açıkladı. İleriye bakıldığında, bunu çevre izleme veya hatta kirleticileri veya besinleri taşımak için algleri kullanarak su ortamlarını temizleme için tamamen doğal bir sisteme dönüştürebileceklerini söyledi.