“迷你版”《星際迷航》太空船驚喜現(xiàn)世化身生物微游泳者

3D打印作為一項(xiàng)前沿制造技術(shù)，最早可以追溯到1976年誕生的噴墨打印機(jī)。20世紀(jì)80年代以后，3D打印行業(yè)受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，各種3D打印技術(shù)也在多個(gè)行業(yè)應(yīng)用并發(fā)展。當(dāng)下，已覆蓋了制造、醫(yī)療、教育、航空航天、軍事等多個(gè)領(lǐng)域。

3D打印技術(shù)最令人鼓舞的應(yīng)用是在醫(yī)療行業(yè)，3D打印具有挽救生命或大幅改善醫(yī)療的潛能。從普通模型用具到放生器官，3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)應(yīng)用上，正往微創(chuàng)化、精準(zhǔn)化方向不斷深入發(fā)展，走向微觀世界。

近日，荷蘭一所大學(xué)的一組物理學(xué)家用3D打印了微觀版本的“旅行者號(hào)”航母一USS Voyager，這是星際迷航號(hào)的無(wú)畏級(jí)星際飛船。

微型Voyager長(zhǎng)15納米，研究目的是了解形狀如何影響微游泳者的運(yùn)動(dòng)和相互作用，也是萊頓大學(xué)物理學(xué)家在科學(xué)雜志《軟物質(zhì)》上發(fā)表的一個(gè)更大研究實(shí)驗(yàn)的一部分。

“微型游泳者”（microswimmers，一種微米級(jí)的機(jī)器人）是一個(gè)廣泛的科學(xué)類別，用于對(duì)在液體中移動(dòng)的生物和物體進(jìn)行分類。

細(xì)菌或白血球可以被認(rèn)為是“微型游泳者”，但為研究而創(chuàng)建的合成物體也可以，比如物理學(xué)家們?yōu)樗麄兊奈⒖s研究而打印出來(lái)的這艘微型無(wú)畏級(jí)星艦。

實(shí)質(zhì)上，微泳器是小顆粒，它們可以通過(guò)化學(xué)反應(yīng)與環(huán)境相互作用，從而自行在液體中移動(dòng)，其原理是微泳器上的鉑涂層會(huì)與放置在其中的過(guò)氧化氫溶液發(fā)生反應(yīng)，并推動(dòng)它們通過(guò)液體。

“通過(guò)研究合成微游泳者，我們想了解生物微游泳者。”該研究作者之一薩米亞烏哈吉對(duì)媒體表示。“這種理解可以幫助開(kāi)發(fā)新的藥物輸送工具;例如，微型機(jī)器人可以自動(dòng)游泳并將藥物輸送到人體所需的位置。”

通過(guò)使用3D打印機(jī)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)他們可以打印任何形狀的微泳者，這有助于他們找出每種形狀對(duì)游泳微粒運(yùn)動(dòng)的影響。

可能大多數(shù)人不了解“USS Voyager”與科學(xué)的關(guān)系，該研究的合著者之一喬納斯霍希特有自己的理由來(lái)復(fù)制這艘船。他作為星際迷航的超級(jí)粉絲，毫無(wú)疑問(wèn)地，選擇了USSVoyager。

原因在于，Samia Ouhajji對(duì)他承諾在項(xiàng)目的最后一周，可以印制他喜歡的任何形狀。

與此同時(shí)，這也表明，他們可以打印的形狀幾乎是無(wú)限的。

在他們的項(xiàng)目中，物理學(xué)家還印刷了船、三葉草和螺旋等形狀，每個(gè)物體的形狀都會(huì)影響他們的游泳行為。

研究人員在文章指出，這些研究通常使用球體形狀的模型進(jìn)行測(cè)試，所以在這里看到的更出眾的形狀是為了產(chǎn)生不同的結(jié)果，并在這個(gè)過(guò)程中不斷挑戰(zhàn)研究人員的極限。

研究合成“微型游泳者”的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是為了深入了解它們的天然對(duì)應(yīng)物，但未來(lái)學(xué)家也想象了可能的未來(lái)，可以成為藥物治療和其他療法的靶向輸送系統(tǒng)的一部分。

除了解如何使用微泳者來(lái)清潔廢水或向身體輸送藥物之外，該實(shí)驗(yàn)還將幫助科學(xué)家更多地了解諸如精子和細(xì)菌之類的生物游泳者以及它們?nèi)绾卧隗w內(nèi)傳播等。