隨著3D打印技術(shù)的突飛猛進(jìn)，它如今也被越來越多地被用于微觀尺度，并為科學(xué)家們的研究帶來了很大的幫助。比如最近，由上海交通大學(xué)的張何朋教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)就在3D打印技術(shù)的幫助下，解決了微觀世界中的一個(gè)典型挑戰(zhàn)：運(yùn)動(dòng)。通過在一個(gè)微觀的3D打印結(jié)構(gòu)中嵌入一系列的細(xì)菌，他們創(chuàng)造了一個(gè)非常小而且具有通用性的微觀泵。

迄今為止，科學(xué)家們已經(jīng)能夠在肉眼可見的宏觀泵的幫助下驅(qū)動(dòng)粒子運(yùn)動(dòng)。不過它們都很笨重，在最小化時(shí)并不能很好的工作。幸運(yùn)的是，現(xiàn)在張何朋和他的團(tuán)隊(duì)借助微觀世界的居民——能動(dòng)菌開發(fā)出了一種功能性的替代裝置。這些細(xì)菌的了不起之處不僅在于其所存在的介質(zhì)，而且它們在運(yùn)動(dòng)方面比人造的電機(jī)系統(tǒng)更加高效。

從本質(zhì)上說，它們的方式就像過去的馬拉馬車——即借助生物天生的能力實(shí)現(xiàn)我們想要的功能，只不過這一模式在細(xì)菌世界實(shí)現(xiàn)了。這些特定的細(xì)菌能夠在其鞭毛的幫助下推動(dòng)自己前進(jìn)，這種鞭毛的結(jié)構(gòu)像一根鞭子，可以在流體中通過擺動(dòng)推動(dòng)細(xì)菌運(yùn)動(dòng)。如今張何朋的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)找到一種方法，能夠?qū)⑺鼈兦度胩囟ǖ奈恢茫鼈兊谋廾珜⒗^續(xù)擺動(dòng)——從而產(chǎn)生足以驅(qū)動(dòng)其它材料的力量。

“我們注意到粘在玻璃蓋玻片上的一些細(xì)菌能產(chǎn)生流動(dòng)，這導(dǎo)致我們產(chǎn)生了使用不同細(xì)菌作為泵的想法?！睆埡闻蠼忉屨f。“我們嘗試了不同的方法來組織細(xì)菌并發(fā)現(xiàn)了特別合適的微觀結(jié)構(gòu)?！钡且雱?chuàng)建一個(gè)能夠容納這些細(xì)菌的微觀結(jié)構(gòu)卻是一大挑戰(zhàn)，為此研究人員們轉(zhuǎn)向了3D打印解決方案。使用液態(tài)光敏樹脂（對細(xì)菌無害）3D打印出由一系列微型磚塊組成的結(jié)果，這些微型磚塊中設(shè)計(jì)有腔室，因?yàn)榧?xì)菌不能倒退，所有當(dāng)細(xì)菌一旦游進(jìn)腔室就會被困在里面無法出來，只留下其鞭毛伸在外面。

在下面的視頻中可以看到這一突破性技術(shù)的初步概念驗(yàn)證，目前張何朋和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在尋求增強(qiáng)其功能，從而使其成為微技術(shù)專家應(yīng)用廣泛的工具。尤其是，他們計(jì)劃使用具有更快游泳速度的細(xì)菌，使得微流運(yùn)行速度更快，可以影響更大的區(qū)域——從而為高效地運(yùn)輸粒子、藥物等微觀物質(zhì)打開了大門。