Микроскопические биологические двигатели на основе магнитотактических бактерий

Магнитотактические бактерии, открытые в 1970-х годах, способны двигаться вдоль силовых линий магнитного поля благодаря частицам магнетита, которые они выращивают в своём теле. Учёные из лаборатории PMMH (ESPCI Paris - PSL, Сорбонна, CNRS) в сотрудничестве с коллегами из лаборатории FAST в Орсе и Университета Чили исследовали, как это свойство можно использовать для создания микроскопического двигателя. Их работа опубликована в журнале Nature Communications.

Исследователи создали эмульсию из капель воды, диспергированных в масле. Капли были заполнены большим количеством магнитотактических бактерий. При приложении постоянного магнитного поля бактерии спонтанно образовали внутри капель вихрь, который привёл в движение масло снаружи капли.

Эксперимент показал, что можно:

• Обратить направление вращения, инвертировав магнитное поле.
• Изменять скорость вращения, варьируя интенсивность поля.

Таким образом, учёные продемонстрировали, что магнитотактическими бактериями можно коллективно управлять, чтобы организовать контролируемый микроскопический вращательный двигатель.

Физический подход команды, сочетающий гидродинамику и магнитный отклик, позволил понять возможность создания таких контролируемых микроскопических потоков с живыми системами.

Бенуа Винсенти, первый автор исследования, бывший аспирант лаборатории PMMH: «Мы ещё не понимаем все физические механизмы, ведущие к этому коллективному движению... В любом случае, это оригинальный пример управляемой активной материи, где суспензия бактерий способна выполнять задачу по требованию и ненавязчивым способом благодаря действию магнитного поля. Потенциальные применения в этой области многочисленны!»