Это давняя проблема, чтобы иметь возможность контролировать биологические системы для выполнения конкретных задач. В статье, опубликованной в Физика природы, Исследователи из Института Нильса Бора, Копенгагенский университет, в сотрудничестве с группами в США и Великобритании, теперь сообщают, что именно так и поступили. Они нашли способ борьбы с бактериями для транспортировки микроскопических грузов. Бактерии образуют самую большую биомассу в мире, больше, чем все животные и растения вместе взятые, и они постоянно движутся, но их движение хаотично. Исследователи придерживались идеи, что если этим движением можно управлять, они смогут превратить его в биологический инструмент. Они использовали жидкий кристалл, чтобы диктовать направление движения бактерий, и добавили микроскопический груз для переноски бактерий, более чем в 5 раз превышающий размер бактерий.

Строительство железобетонных железных дорог

Амин Доостмохаммади, доцент Института Нильса Бора, объясняет, что в прошлом были попытки контролировать поведение бактерий. Но он и его коллеги применили новый подход: «Мы подумали, как насчет того, чтобы создать след для бактерий? То, как мы делаем это экспериментально, это помещает бактерии в жидкий кристалл. Хитрость заключается в том, что жидкий кристалл не как кристалл и не жидкость, он где-то посередине. Каждая молекула в кристалле имеет ориентацию, но не имеет позиционного порядка. Это означает, что молекулы могут течь как жидкость, но они также могут Выравнивание как кристалл в то же время. Это точно физика, лежащая в основе жидкокристаллических дисплеев (ЖК-дисплеев), для телевизоров, мониторов и мобильных телефонов. Мы можем подготовить нижележащий жидкий кристалл так, чтобы он принял четко определенный рисунок. И бактерии будут ориентироваться в том же направлении. Он не ограничивает движение бактерий, он просто ориентирует их в нужном нам направлении ».

READ  IQOO Neo 3 Official с экраном 144 Гц, Snapdragon 865 по цене $ 380

Проектирование моделей и построение моделей

По словам Амина Доостмохаммади, сильные струи бактерий, движущихся в указанном направлении без колебаний, являются отличным результатом эксперимента. Что обычно происходит, если струи бактерий достаточно сильны, чтобы быть полезными, концентрация бактерий должна быть высокой, и обычно начинают появляться нестабильности. Струя становится нестабильной и хаотичной. Но в жидкокристаллическом паттерне нестабильность может быть в значительной степени подавлена ​​и предотвращать хаотичность бактериальных струй. Шаблон диктует направление. Это означает, что можно создавать струи бактерий, достаточно сильные, чтобы переносить нити микроскопических грузов, каждый кусок груза в 5 раз больше размера самих бактерий.

Научное поле расширяется. И все больше потенциалов раскрываются.

За последние десять лет научное поле расширилось. В настоящее время возможно контролировать бактерии в довольно большой степени, и так называемое «активное вещество». бактерии, могут вращаться или образовывать различные структуры. Теперь, при таком подходе, бактериальные струи могут быть стабилизированы в космосе, так что они могут даже нести микроскопические грузы. «Мы все еще на экспериментальном уровне, и у нас пока нет определенной области применения этой техники. В настоящее время основной мотивацией являются медицинские приложения. Но на самом деле, когда мы думаем об этом, мы на самом деле говорим о полностью новый тип материала. Мы знаем жидкий кристалл раньше, но теперь мы имеем дело с живым жидким кристаллом ». говорит Амин Доостмохаммади. «Вы можете представить всевозможные возможности в области материаловедения с помощью этого исследования. Возможно, это может относиться к другим системам, к клеточному поведению или поведению сперматозоидов и т. Д. Как физик-теоретик, я думаю о фундаментальных последствиях с точки зрения науки, но эта способность доставки лекарств бактериями, это что-то новое. Стоит отметить, что когда вы доставляете лекарство таким образом, вам не нужна никакая внешняя сила. Бактерии делают это сами по себе. Это похоже на жидкость сам перекачивает, так сказать, самоперекачивающуюся жидкость ".

READ  Лучшая распродажа в День памяти 2019 года Все, что нужно знать

Теория и эксперимент неразрывно связаны

Результаты были получены в сотрудничестве с другими исследовательскими группами. Два сотрудника в США, Олег Лаврентович из Кентского государственного университета и Игорь Арансон из Пенсильванского государственного университета, начали эту отрасль исследований в 2014 году. Сейчас они сотрудничают с Амином Дустмохаммади в Институте Нильса Бора и Джулией Йоманс в Оксфордском университете, эксперименты и теория объединились, чтобы создать и контролировать сильные бактериальные струи. «У нас может быть теоретическая идея, но именно сочетание теории и эксперимента действительно приводит к этим многообещающим результатам». говорит Амин Доостмохаммади.

Струи бактерий перевозят микроскопические грузы