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

Read More

尾水处理(二):菌藻共生系统在水产养殖尾水中的应用

本文聚焦菌藻共生系统在水产养殖尾水处理中的应用。首先介绍水产养殖尾水因鱼类代谢、饲料残留等产生,富含氮、磷、有机物等污染物,危害水生生物及周边环境。接着阐述菌藻共生系统的原理,即细菌和藻类互利共生,藻类光合作用转化营养物质,细菌分解有机物并去除氮、促进磷沉淀。该系统具有高效去污、低能耗、环保可持续等优势。在应用方式上,包括构建生物膜、悬浮培养、生态塘处理。影响处理效果的因素有光照、温度、pH 值、营养物质比例和溶解氧。文中列举实际案例,某大型水产养殖场采用菌藻共生生态塘处理尾水,氮、磷去除率高,达到排放标准,降低成本。最后得出结论,菌藻共生系统是绿色可持续的尾水处理技术,前景广阔,未来有望在处理效率、成本和资源回收上取得突破,促进水产养殖业绿色发展,解决尾水带来的环境问题。…

Read More

尾水处理(一):菌藻共生系统在造纸行业尾水中的应用

造纸行业产生大量废水,未经有效处理排放会严重污染环境,高效环保的尾水处理技术成为重要课题。菌藻共生系统作为新兴生物技术在其中展现巨大潜力。 该系统由相互依存、作用的细菌和藻类构成,形成复杂稳定的生态平衡,具有高效、节能、低耗优点。在造纸尾水处理中,通过细菌分泌酶分解大分子有机物,藻类吸收小分子有机物,去除有机物;细菌硝化和反硝化去除氮,藻类吸收磷,去除氮磷营养物质;藻类和细菌吸附、络合吸收重金属有害物质。 实现其有效应用要注意:根据废水特点选择和培养合适菌藻种类;精确控制温度、光照、pH 值、溶解氧等反应条件;定期监测水质指标,调整参数,维护系统运行。菌藻共生系统优势显著,能达标处理废水,成本低、能耗少、环保,未来有望在造纸尾水处理中发挥更重要作用,推动行业可持续发展与环保。…

Read More

光语科普——微藻在水产养殖中的重要应用

本文主要介绍了微藻在水产养殖中的重要应用。微藻能通过光合作用立体增氧,养殖户需确保藻类种群形成稳定生态,避免因某一种藻类短时间爆发形成水华。微藻可吸收利用游离态的氨和亚硝酸盐等有毒物质,还能调节水体微生物平衡。在水产动物苗种培育中,微藻营养丰富,含蛋白质、维生素及微量元素,能促进苗种生理机能,如鱼腥藻能提高对虾生长速度和抗病害能力。多种微藻混合调控有利于营养均衡供给,且微藻还可用于饲喂次级饵料,促进苗种行业发展和育苗技术进步。未来,微藻在水产苗种培育中会发挥更重要作用,助力构建绿色高效循环水产养殖模式。…

Write a comment