藻类细胞微型机器人研究中取得进展

Lab on a Chip 封面刊载沈阳自动化所微纳米课题组科研成果

近日,国际学术期刊Lab on a Chip 以封面论文形式刊载了中国科学院沈阳自动化研究所微纳米课题组在微型机器人和生物驱动领域的最新研究成果——Programmable micrometer-sized motor array based on live cells

藻类细胞是一类在水中自由游动的微生物,长度通常为十微米至几十微米。从工程学的角度来看藻类细胞如同一个个微型机器人,它具有感知和驱动能力,能够从周围液体环境中获取能量,并高效地将化学能转化为其鞭毛的机械能,推动细胞自由游动。藻类细胞在水中都是任意游动的,如何实现其机器人化运动及向外界做功是生物学与机器人学交叉领域的难点问题。针对该问题,沈阳自动化所微纳米课题组开展了藻类细胞微型机器人研究,并取得了阶段性成果。

此次获Lab on a Chip封面刊载的论文,论述了微纳米课题组在前期控制藻类细胞沿任意设定路线游动的基础上,进一步实现了藻类细胞的阵列化旋转。结合光诱导介电泳技术(ODEP),建立了藻类细胞在ODEP微环境中的转动状态模型和受力模型,实现了对藻类细胞的快速捕获及阵列化旋转,且通过改变光强可有效调节细胞旋转速度。构建的藻类细胞旋转阵列有望作为微尺度马达阵列,在微流控及生物驱动领域发挥重要作用。

沈阳自动化所微纳米课题组在微纳米机器人、纳米技术、生物技术等方面已开展了一系列研究,相关成果发表在Nature Communications,Small,Soft Matter,Applied Physics LettersIEEE 汇刊等国际期刊。此次论文在国际学术期刊Lab on a Chip 封面发表,是沈阳自动化所微纳米课题组第十篇以封面发表的论文,表明沈阳自动化所在微纳技术和生物技术领域的研究不断系统化和深入化,在国内外的影响力稳步提升,为未来取得更好的成果奠定了基础。

Lab on a Chip 封面刊载沈阳自动化所微纳米课题组科研成果
Lab on a Chip 封面刊载沈阳自动化所微纳米课题组科研成果

 

藻类细胞定向旋转阵列
藻类细胞定向旋转阵列

 

来源:中国科学院沈阳自动化研究所

原文链接:

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/lc/c7lc00017k#!divAbstract

Related Posts

Infographic of a circular biosynthetic pathway centered on a golden crystal, with six steps: 微藻培养, 菌株优化, 岩藻黄质提取, 健康与化妆品应用, 代谢工程, 生物合成通路. Read More

深挖藻源活性物质!岩藻黄质合成研究赋能微藻高值产业化

伴随着大健康产业、美妆原料市场不断扩容,源自海藻的天然活性物质已经成为生物原料赛道的研究热点,岩藻黄质作为藻类独有的功能性类胡萝卜素,凭借抗氧化、修护等多重生物活性,广泛应用于膳食营养补充剂、护肤彩妆、保健食品等多个领域,市场需求量持续上涨,天然藻源原料的规模化生产也成为行业急需攻克的难题。 现如今代谢工程技术日渐成熟,科研人员依靠通路酶过量表达、上调合成前体供给等改造手段,已经初步提升微藻内部岩 […]…

Infographic of a lime cross-section with green arrows pointing to six labeled boxes in Chinese: 微藻 CCM, Rubisco酶, CO2富集, 相分离凝聚, 叶绿体改造, 固碳效率提升. Read More

复刻微藻 CCM 机制,相分离改造提升光合固碳效率

Rubisco 作为自然界储量最高的蛋白酶,是整个生物圈碳固定反应的核心载体,却受限于催化周转速率偏低、无法精准识别二氧化碳与氧气分子的先天缺陷,直接造成光合固碳效率大打折扣,成为长久以来束缚陆生作物光合产能提升、制约微藻固碳系统移植应用的关键卡点。自然界中的藻类、蓝藻等浮游生物经过长期演化,形成了完善的二氧化碳浓缩机制也就是 CCM 系统,依托羧酶体、蛋白核这类特殊细胞器结构包裹富集 Rubis […]…

图解:从盐湖资源到微藻蛋白产业的工艺链,涵盖盐湖养殖、浸粉加工、蛋白提取、精制纯化与产品应用的流程。右侧列示植物基食品等应用方向。)、(示意图)以盐湖资源为起点,展示多步骤转化直至产品化的路径。 Read More

杜氏盐藻蛋白提取工艺

当下全球大豆、畜禽等传统蛋白供给压力持续增大,不占耕地、耐盐碱的杜氏盐藻是极具潜力新型替代蛋白原料,且国内盐湖拥有规模化天然藻资源。本研究以青海盐湖杜氏盐藻藻粉为原料,采用碱溶酸沉法提取蛋白,先通过单因素试验锁定参数区间,再采用 Box-Behnken 响应面法精准优化提取条件;同步系统检测盐藻蛋白二级结构、氨基酸组成、持水持油、起泡乳化等关键功能指标。 最优提取工艺:pH 10.54、碱溶温度 51 ℃、碱溶时长 2.1 h、料液比 1∶206 (g/mL),蛋白提取率可达 52.98%;功能特性数据显示 50 ℃时蛋白持水、持油能力最优,0.6% 蛋白溶液起泡、乳化性能达到峰值;蛋白以 β…