_ Transformarea microalgelor în control de lumină , bio-microroboți soft

Micro/nanoroboți, datorită dimensiunilor reduse, controlabilității ridicate și capacităților de navigare precise au apărut ca un instrument important pentru executarea sarcinilor biomedicale în micromedii. Cu toate acestea, este încă o mare provocare să manevrezi microroboți rigizi în spații înguste complicate și sinuoase (cum ar fi vasele de sânge și intestinele) din cauza incapacității acestora de a se deforma.

Dezvoltarea de microroboți moi foarte controlabili, deformabili și adaptabili la mediu. este, prin urmare, crucială pentru executarea de sarcini multiple în micromedii înguste, dar selectarea materialelor foarte biocompatibile pentru a construi acești microroboți rămâne problematică.

Într-o nouă lucrare publicată în Light: Science & Applications, o echipă de oameni de știință condusă de profesorul Hongbao Xin de la Laboratorul Provincial Cheie de Manipulare Nanofotonică din Guangdong, Institutul de Nanofotonică, Universitatea Jinan, China, au dezvoltat o strategie inteligentă pentru a transforma o microalgă (Euglena gracilis, întâlnită pe scară largă în natură) într-un bio-microrobot moale (Ebot) controlat cu LED albastru. lumină.

Această microalgă are o bună biocompatibilitate și adaptabilitate la mediu, se poate mișca liber și se poate deforma în stări naturale de viață, dar fără controlabilitate.

Fotoreceptorul din spatele petei oculare este extrem de sensibil la lumina albastră. Prin urmare, cercetătorii au folosit o lumină LED albastră cu o lungime de undă centrală de 450 nm pentru a controla Euglena gracilis. Cu o intensitate luminoasă și o durată de iradiere diferită, ei descoperă că modelele de bătăi flagelare și alunecarea în modul transversal epidermic pot fi controlate prin activarea fotoreceptorului sensibil la lumină și a canalelor ionice de calciu.

Euglena gracilis devine apoi o lumină- bio-microrobot moale controlat (Ebot) cu capacitatea de navigare de precizie și deformare controlabilă (Figura 1, stânga). Această navigație și deformare controlate de lumină permit Ebot-ului să treacă cu ușurință prin microcanale înguste și curbate.

Caracteristica de deformabilitate și adaptabilitate ridicată la diferite medii îi permite Ebot-ului să efectueze diferite sarcini biomedicale în micromedii înguste și schimbătoare, cum ar fi ca canale microfluidice complexe și mucoasa intestinală. Ei au demonstrat cu succes capacitatea de execuție a sarcinii de administrare țintită a medicamentelor și îndepărtarea selectivă a celulelor bolnave din mucoasa intestinală (Figura 1, dreapta).

Mai important, deoarece Euglena gracilis este bogată în clorofilă, Ebot poate funcționa fotosinteza pentru a produce oxigen sub iradiere cu lumină. În timp ce clorofila poate fi redusă la derivați de clorofilă, prin utilizarea unui fotosensibilizator natural sub iradiere cu lumină la o lungime de undă de 670 nm, Ebot poate fi indus să efectueze o terapie fotodinamică precisă asupra celulelor canceroase din zonele țintă.

Această lumină. -microrobotul moale controlat oferă un nou instrument bio-microrobotic care poate executa mai multe sarcini și va deschide o nouă cale pentru viitoarea microrobotică în aplicații biomedicale în micromedii înguste complicate și sinuoase.

Comparativ cu microroboții convenționali cu substanțe chimice sintetice. materiale, există multe avantaje ale acestui Ebot pe bază de microalge.

Cercetătorii afirmă: „În primul rând, fără materiale chimice sintetice, fabricarea și controlul acestui Ebot este foarte ușor și putem controla Ebot-ul. (fie un singur Ebot sau mai multe Ebot) pur și simplu cu iradierea unui LED cu lumină albastră cu intensitate și durată luminoasă diferită.

„În al doilea rând, acest Ebot deține caracteristica de deformare, care îi permite să treacă prin complexe și micromedii biologice înguste."

"Datorită fotosintezei microalgei și conținutului bogat de clorofilă, Ebot poate fi folosit ca instrument natural de terapie fotodinamică", au adăugat ei.

(Fluierul)