دانشمندان در دانشگاه توکیو، میکروماشینهایی طراحی کردهاند که توسط جلبکهای تکسلولی به حرکت درمیآیند.
بهگزارش تکناک، این میکروماشینها شامل دو نوع طراحی هستند. یکی شبیه اسکوتر که دو جلبک آن را میکشند و دیگری شبیه چرخ و فلک که با چهار جلبک به حرکت درمیآید. هدف این پروژه، استفاده از تواناییهای جلبکها برای مانیتورینگ محیطی و انتقال مواد در آب است.
از سورتمههای سگ گرفته تا اسب گاریها، حیوانات هزاران سال است که وسایل نقلیه را میکشند. به تازگی دانشمندان دانشگاه توکیو، میکروماشینهایی را ساختهاند که مانند یک وسیلۀ نقلیۀ میکروسکوپی عمل میکنند و میتوانند توسط جلبکهای تک سلولی کشیده شوند.
جلبکهای تکسلولی به تنهایی میتوانند با سرعت بیش از 100 میکرومتر در ثانیه به اطراف حرکت کنند. دانشمندان به دنبال کشف این موضوع بودند که آیا میتوانند از سرعت بالای آنها استفاده و میکروماشینهایی را طراحی کنند که جلبکها قادر به کشیدن آنها باشند.
نائوتو شیمیزو، نویسندۀ این مطالعه گفت: «Chlamydomonas reinhardtii جلبک بسیار رایجی است که در سراسر جهان یافت میشود. پس از مشاهدۀ قابلیتهای شنای سریع و نامحدود این جلبک، تصمیم گرفتیم از آن استفاده کنیم. ما اکنون نشان دادهایم که این جلبکها را میتوان بدون آسیب رساندن به تحرک آنها به دام انداخت که گزینۀ جدیدی برای پیشراندن میکروماشینها ارائه میکند و میتواند برای اهداف مهندسی یا تحقیقاتی استفاده شود.»
دانشمندان برای انجام این کار در ابتدا باید تلهای طراحی میکردند که بتواند جلبکها را نگه دارد، امّا همچنان اجازۀ حرکت آزادانه را داشته باشند. پس از مدتی آزمون و خطا، محققان سبدی طراحی کردند که از سه حلقه به ابعاد 7، 10 و 13 میکرومتر ساخته شده بود. جلبکها در حدی بزرگ هستند که نمیتوانند در کوچکترین حلقه جای بگیرند، امّا میتوانند تاژکهای خود را دراز کنند. تاژک، زائدههایی شلاق مانند هستند که از جلبکها برای کشیدن خود در آب استفاده میکنند.
سپس این تلهها به دو طرح مختلف متصل شدند. اولین طرح که دانشمندان آن را اسکوتر مینامند، از دو تله برای جلبکها تشکیل شده است که در آن جلبکها جعبهای را مانند یک گاری که با اسب کشیده میشود، پشت خود میکشند. طرح دوم که به عنوان چرخ و فلک شناخته میشود، به نوعی شبیه به چرخ و فلک با چهار تله است که میکروماشین را به صورت دایرهای به اطراف حرکت میدهد.
در طرح چرخ و فلک، جلبک با سرعت متوسط حدود 20 تا 40 میکرومتر در ثانیه میچرخد. در طرح اسکوتر نیز دانشمندان تصور میکردند که اسکوتر به سادگی در یک جهت حرکت میکند، امّا آزمایشها نشان داد که به نوعی غلت میخورد و واژگون میشود.
دانشمندان اهداف بلندتری دارند. آنها میخواهند میکروماشینهای پیچیدهتری بسازند که قادر باشند به روشهای مختلف حرکت کنند، که در راستای مطالۀ بیشتر جلبکها است.
پروفسور شوجی تاکوچی، سرپرست تیم تحقیق نیز اعلام کرد: «این روشها در آینده پتانسیل تبدیل شدن به فناوری را دارند که میتواند برای نظارت بر محیطزیست در محیطهای آبی و انتقال مواد با استفاده از میکروارگانیسمها، مانند: جابهجایی آلایندهها یا مواد مغذی در آب به کار گرفته شوند.»
این تحقیق در مجلۀ Small منتشر شد.
