Ученые из Японии заставили бактерии вращать микроскопический ротор, изготовленный из двуокиси кремния – материала, использующегося при изготовлении микрочипов в полупроводниковой промышленности.
«Теоретически мы знали, что „сил“ у бактерий хватит для того, чтобы привести в движение простой механизм, но ведь нужно еще заставить их это сделать, — говорит Ючи Хиратсука, профессор из Национального Института Японии Промышленности и Технологий. — И поэтому мы были очень обрадованы, когда это удалось сделать в реальности, потому что трудно представить живой организм и механизм, работающие совместно».
Как сообщает NanoTechWeb, в качестве мотора Хиратсука и его коллеги использовали бактерию Mycoplasma mobile, обычного паразита пресноводных рыб. Бактерия известна тем, что может передвигаться в жидкости.
На основе живого мотора ученые сконструировали микроструктуру, состоящую из шестеренки-ротора диаметром 20 микрон, находящейся в специфической полости, в которой, собственно, и находились бактерии. Теоретически, зацепившись за вращающийся ротор и подложку, бактерии должны были двигать его против часовой стрелки.
Однако для того чтобы биологическая машина пришла в действие, необходимо было создать сцепление между бактерией и ротором. Этого достигли нанесением на ротор и систему каналов, в которых находились бактерии, специфических белков, присоединяющихся к белкам бактерии. На ротор нанесли молекулы стрептавидина, антитела, которое хорошо соединяется с мембранными белками бактерии. А на систему каналов — молекулы фетуина, которые обеспечили «прилипание» бактерий к каналам.
Но даже для того чтобы бактерии прилипали к маркерам, необходимо было генетически модифицировать бактерии-тягачи, чтобы на их мембранах появились необходимые маркеры.
#gallery#
Через несколько минут после «запуска» бактерий в канал скорость вращения шестеренки составила 1.5–2.6 оборотов в минуту. Энергию бактерии получают благодаря универсальным «батарейкам» всех живых организмов — молекулам АТФ. Ученые просто добавили в раствор определенное количество этих молекул, что обеспечило бактерии энергией для выполнения работы.
«Мы планируем сделать на основе бактериального мотора микронасос microTAS, составную часть лаборатории-на-чипе, — поясняет Ючи. — А в перспективе мы хотим превратить бактериальный ротор в микроэлектростанцию, для того чтобы подавать электроэнергию к медицинским имплантам и другим устройствам».
Также не исключено, что бактерия-двигатель станет основой медицинской наноробототехники будущего.
