藻類細(xì)胞是一類在水中自由游動(dòng)的微生物，長(zhǎng)度通常為十微米至幾十微米。從工程學(xué)的角度來看，藻類細(xì)胞如同一個(gè)個(gè)微型機(jī)器人，它具有感知和驅(qū)動(dòng)能力，能夠從周圍液體環(huán)境中獲取能量，并高效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為其鞭毛的機(jī)械能，推動(dòng)細(xì)胞自由游動(dòng)。藻類細(xì)胞在水中都是任意游動(dòng)的，如何實(shí)現(xiàn)其機(jī)器人化運(yùn)動(dòng)及向外界做功是生物學(xué)與機(jī)器人學(xué)交叉領(lǐng)域的難點(diǎn)問題。針對(duì)該問題，中科院沈陽自動(dòng)化所微納米課題組開展了藻類細(xì)胞微型機(jī)器人研究，并取得了階段性成果。相關(guān)成果發(fā)以封面論文形式發(fā)布于《芯片實(shí)驗(yàn)室》。
科研人員在前期控制藻類細(xì)胞沿任意設(shè)定路線游動(dòng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了藻類細(xì)胞的陣列化旋轉(zhuǎn)。結(jié)合光誘導(dǎo)介電泳技術(shù)（ODEP），建立了藻類細(xì)胞在ODEP微環(huán)境中的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)模型和受力模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)藻類細(xì)胞的快速捕獲及陣列化旋轉(zhuǎn)，且通過改變光強(qiáng)可有效調(diào)節(jié)細(xì)胞旋轉(zhuǎn)速度。他們構(gòu)建的藻類細(xì)胞旋轉(zhuǎn)陣列有望作為微尺度馬達(dá)陣列，在微流控及生物驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
