Для работы интеллектуальных микросистем требуются сложные системы управления, и их размеры должны быть уменьшены. Ожидается, что ячейки будут применяться в качестве альтернативы этим сложным системам управления. Поскольку клетка объединяет многие функции в своем теле и реагирует на окружающую среду, клетки интеллектуальны и могут использоваться в интеллектуальных микромеханических системах.
В частности, Vorticella convallaria имеет стебель (примерно 100 μм в длину), который сжимается и расслабляется, и он работает как автономный линейный привод. Комбинация стеблей и подвижных структур образует автономную микросистему. Однако создание биогибридных систем в микроканале затруднено, так как необходимо разработать метод формирования клеточного паттерна и процесс биосовместимой сборки для структуры и клетки.
Исследовательская группа разработала метод построения биогибридной системы, включающей Vorticella. «Для сдерживания микроорганизмов необходимо, чтобы к подвижным компонентам в микроканале применялся метод периодической сборки. Необходимо сформировать водорастворимый жертвенный слой и ограничить подвижные компоненты микроканалом », – говорит Моэто Нагаи, преподаватель Технологического университета Тоёхаси и руководитель исследовательской группы. Клетки Vorticella помещали вокруг блоков в канале с помощью магнитной силы.
Эти процессы были применены, чтобы продемонстрировать, как Vorticella преобразует движение подвижного компонента.
"Концепция привязки компонента к микроорганизму кажется простой, но даже специалисту по микротехнологиям трудно сделать привязи, которые могут следовать за движениями микроорганизмов. Следует избегать использования опасных химикатов и применять междисциплинарный подход », – говорит Нагаи. Его группа знакома с микротехнологией и провела значительные исследования в области микробиологии.
Они нашли биосовместимый подход к созданию и выпуску жгутов в микроканале.
После пермеабилизированной обработки стебли Vorticella реагируют на изменения концентрации ионов кальция и могут работать как клапаны, реагирующие на ионы кальция.
Исследовательская группа считает, что моторы Vorticella, чувствительные к ионам кальция, облегчат реализацию автономных жидкостных клапанов, регуляторов и смесителей, а также носимых интеллектуальных микросистем, таких как автоматизированная инфузионная помпа для инсулина при диабете.