神奇！3D打印能靠细菌群实现

 罗马大学物理学教授罗伯托·列奥纳多开发出一系列微型电机，用细菌和激光就能供能，并开始转动。

纳米级的3D打印技术已不新鲜，但相关应用仍不断推陈出新。其中一种名为“双光子光刻”的技术成为流行之后，许多审美模型的制作都采用了该技术，包括微观赛车、航天飞机，甚至古罗马雕塑等。

虽然，研究人员也希望将这项技术应用于医学领域，然而到目前为止，从机械的角度来看，成效有限。例如，一个研究小组就曾用3D打印制成名为“鲨鱼”的纳米设备，能在磁场中自由移动，其他研究小组则致力于开发新的几何形状，以提高靶向递送药物的成功概率。

过往研究的确证明了纳米技术在某些应用中有巨大潜力，打印出的对象具有出人意料的医学疗效。而罗马大学的科学家则利用此特性，开发出由光控细菌供能的微型电机。在实验中，列奥纳多的团队展示了36个电转机是如何运转一致，预示了3D打印微机械的未来是什么样。

列奥纳多表示，利用纳米技术和微细加工等现代工具，研究者能制作出越来越好的微型机械。通过3D打印的双光子光刻系统，任何形状都能打印出来，但想要机械能自主运动，就需要找到动力。用半固态树脂制作出的机械系统，配合全息光镊等装配工具，就能利用激光操纵微小生命体。

列奥纳多实验团队推出的特殊电机中，研究者使用了基因工程修正过的大肠杆菌。在微型电机阵列中，每个电机外表上都被蚀刻有15个微室，当研究者滴入一滴包含数千游动的细菌后，它们会一个个游入微室中，头部在内，鞭毛在外。在合力作用下，细菌变成了微小的“螺旋桨”，像流水转动水车一样，转动3D微型电机。

由于改造后的大肠杆菌也有自己的游泳方式和行为特点，所以研究者还特意在电机上建立了小小坡道，用45度角倾斜，使扭矩最大化，将其赶进微室，让鞭毛在腔室外面自如鞭打，推动单个电机转子运动。但这方法的缺陷在于，细菌产生的推力是间歇性的，马达旋转1次耗时大约1分钟，有时候一些转子的运动方向还会反向，白白耗力。

为了聚集和控制细菌，研究者每隔10秒就用激光点亮一次电机系统，从而使系统内每个组件都能步调一致。过去，科学界惯常使用电场或磁场来控制细菌，但造价高昂，不易制成。而用光控制电机系统，操作简单且成本低，也能让细菌对环境中的不同信号做出目标反应。

列奥纳多指出，生命的基本单位是细胞，医学诊断可以从收集单个细胞开始。目前人类的研究还只是个开始，独立研究者总是在物理、工程、生物等领域不懈努力，但从纳米技术的角度看，不同领域的研究放在一起，社会才能获得最大益处。