研究人员将藻类改造成"马匹" 让它们拉动微型马车

藻类驱动的微型机械，这一看似科幻的概念，如今正逐步从实验室走向现实。传统的微型机械往往依赖于电池或化学燃料作为动力源，这不仅限制了其使用寿命，还可能对环境造成潜在的污染。然而，藻类作为一种可持续、环保的生物能源，为微型机械提供了全新的动力选择。

东京大学的研究人员近日宣布，他们成功设计出了由单细胞藻类团队推动的微型载具，这些被亲切地称为“绿色小车”的微型机械，展现了藻类作为动力源的巨大潜力。研究小组利用先进的“双光子立体光刻”技术，制造出了仅0.001毫米大小的微型装置，这些装置内部精心设计的藻阱能够捕获活泼的莱茵衣藻，并通过藻类的游动来驱动整个机械的运动。

在实验中，研究人员尝试了两种不同的设计：旋转器和滑板车。旋转器模型通过四个藻阱排列成风车状，实现了旋转运动。尽管单个藻类的巡航速度可达每秒100多微米，但在四个藻类共同作用下，转轮的平均速度达到了每秒20到40微米，这足以驱动微型机械进行简单的任务操作。而滑板车设计则展示了直线运动的可能性，尽管在初步测试中表现出“不稳定的滚动和翻转”，但这为未来的改进和优化提供了方向。

这一创新技术的关键在于其生物兼容性。无论是3D打印的载体还是莱茵衣藻本身，都不需要进行非自然的改造。藻类只需自由游入打印出的陷阱中，就能自然地为微型机械提供动力。这种简单而直接的方式不仅降低了制造成本，还提高了系统的可持续性。

尽管研究人员尚未确定这些微型车的最长功能持续时间，但在初步测试中，原型机已经能够运行数小时而不出现问题。考虑到单个莱茵衣藻细胞的生存周期较短，但能够迅速分裂繁殖，这为微型机械的持续运行提供了可能。此外，研究人员还计划通过改进藻类的生长环境和营养供给，来延长其生存时间和运动能力。

展望未来，这项技术具有广阔的应用前景。首先，它可以用于环境监测领域。由于藻类对环境变化非常敏感，因此通过监测藻类的运动和行为，可以间接了解水质、温度等环境因素的变化。其次，藻类驱动的微型机械还可以用于水环境的净化和修复。通过利用藻类运输污染物或营养物质，可以实现水体的自然净化和生态平衡的恢复。

藻类驱动的微型机械还可以为医疗领域带来革命性的变革。例如，在药物输送方面，这些微型载具可以携带药物进入人体内部，实现精准投放和治疗。同时，由于其生物兼容性和可降解性，这些微型载具在完成任务后可以自然降解，不会对人体造成任何伤害。