“迷你版”《星际迷航》太空船惊喜现世,化身生物微游泳者

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“迷你版”《星际迷航》太空船惊喜现世,化身生物微游泳者
麻省理工科技评论 2020-11-15

2020-11-15

3D 打印作为一项前沿制造技术,最早可以追溯到 1976 年诞生的喷墨打印机。
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3D 打印作为一项前沿制造技术,最早可以追溯到 1976 年诞生的喷墨打印机。

3D 打印作为一项前沿制造技术,最早可以追溯到 1976 年诞生的喷墨打印机。20 世纪 80 年代以后,3D 打印行业受到国内外的广泛关注,各种 3D 打印技术也在多个行业应用并发展。当下,已覆盖了制造、医疗、教育、航空航天、军事等多个领域。

3D 打印技术最令人鼓舞的应用是在医疗行业,3D 打印具有挽救生命或大幅改善医疗的潜能。从普通模型用具到放生器官,3D 打印技术在医学应用上,正往微创化、精准化方向不断深入发展,走向微观世界。

近日,荷兰一所大学的一组物理学家用 3D 打印了微观版本的 “旅行者号” 航母 — USS Voyager,这是星际迷航号的无畏级星际飞船。

微型 Voyager 长 15μm,研究目的是了解形状如何影响微游泳者的运动和相互作用,也是莱顿大学物理学家在科学杂志《软物质》上发表的一个更大研究实验的一部分。

“迷你版”《星际迷航》太空船惊喜现世,化身生物微游泳者

图 | 微观《星际迷航》中 “旅行者号” 航空母舰

“微型游泳者”(microswimmers,一种微米级的机器人)是一个广泛的科学类别,用于对在液体中移动的生物和物体进行分类。

细菌或白血球可以被认为是 “微型游泳者”,但为研究而创建的合成物体也可以,比如物理学家们为他们的微缩研究而打印出来的这艘微型无畏级星舰。

实质上,微泳器是小颗粒,它们可以通过化学反应与环境相互作用,从而自行在液体中移动,其原理是微泳器上的铂涂层会与放置在其中的过氧化氢溶液发生反应,并推动它们通过液体。

“通过研究合成微游泳者,我们想了解生物微游泳者。” 该研究作者之一萨米亚・乌哈吉(Samia Ouhajji)对媒体表示。“这种理解可以帮助开发新的药物输送工具;例如,微型机器人可以自动游泳并将药物输送到人体所需的位置。”

通过使用 3D 打印机,科学家们发现他们可以打印任何形状的微泳者,这有助于他们找出每种形状对游泳微粒运动的影响。

可能大多数人不了解 “USS Voyager” 与科学的关系,该研究的合著者之一乔纳斯・霍希特(Jonas Hoecht)有自己的理由来复制这艘船。他作为星际迷航的超级粉丝,毫无疑问地,选择了 USS Voyager。

原因在于,Samia Ouhajji 对他承诺在项目的最后一周,可以印制他喜欢的任何形状。

与此同时,这也表明,他们可以打印的形状几乎是无限的。

在他们的项目中,物理学家还印刷了船、三叶草和螺旋等形状,每个物体的形状都会影响他们的游泳行为。

“迷你版”《星际迷航》太空船惊喜现世,化身生物微游泳者

图 | “微型游泳者”

研究人员在文章指出,这些研究通常使用球体形状的模型进行测试,所以在这里看到的更出众的形状是为了产生不同的结果,并在这个过程中不断挑战研究人员的极限。

研究合成 “微型游泳者” 的运动应该是为了深入了解它们的天然对应物,但未来学家也想象了可能的未来,可以成为药物治疗和其他疗法的靶向输送系统的一部分。

除了解如何使用微泳者来清洁废水或向身体输送药物之外,该实验还将帮助科学家更多地了解诸如精子和细菌之类的生物游泳者以及它们如何在体内传播等。

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