東京大學研究生院資訊理工學系研究科的竹内昌治教授、小田悠加特任助教、清水直人（研究當時爲碩士生）等爲核心的研究團隊發表研究成果稱，成功開發出了利用微細藻類中的一種「衣藻」來驅動小型構造物的方法。衣藻的鞭毛在微生物中具有較強的推進力，研究人員設計了一種不會阻礙衣藻鞭毛運動的陷阱結構，並使其可以編入到各種細結構之中。這種方法有望開發出用作驅動微型機器人，理解微生物運動的工具。相關研究成果於7月8日已發表在國際學術期刊《Small》上。
圖1 由衣藻驅動的微型機械。由兩個朝向同方向的衣藻驅動的結構體（左）和由四個衣藻驅動的旋轉結構體（右）。比例尺：10μm（供圖：東京大學）
微型機械在環境污染物調查與清理微小環境中的物質等領域具有廣闊的應用前景。另一方面，由於體積較小，這種機械無法使用電池或馬達驅動，並且物質越小在水中行程時粘性越佔主導地位，所以難以實施高效行程。
爲了解決這些問題，研究團隊對衣藻的推進力的利用進行了研究。
衣藻透過像蛙泳手一樣揮動兩根鞭毛來遊動。研究團隊據此設計了一種儘可能不阻礙這種運動「籠狀」陷阱結構。當使用超精密三維立體光刻機將這種與衣藻大小相似的結構進行建模時，發現由於陷阱結構存在許多空隙，衣藻的鞭毛能夠從中伸出並運動，證實該結構還可以布置成各種形狀。
研究人員製作了兩種類型的陷阱結構：一種是四個衣藻呈圓形布置的結構，另一種是兩個衣藻朝向同方向的結構。
經實驗觀察到圓形布置的微型機械發生了旋轉運動，並維持着穩定姿態。研究還發現，結構體的旋轉速度隨着衣藻數量的變化而變化。
該技術在水環境的環境觀測、利用趨光性的物質運輸和動力傳輸機制等研究領域有着廣闊的應用前景。
竹内教授表示：「研究始於清水直人還是碩士生時提出的利用衣藻驅動微型機械的想法。起初該想法被認爲難以實施，但清水堅持研究，在大約半年後取得了成功。該成果的成功是在研究了杯子的大小和高度、衣藻的濃度等多種條件後所取得的，並根據成果發表了此次論文。雖然該研究仍處於基礎階段，但我們認爲它可以用作一種生物物理學的工具，能用來研究多個衣藻在物理可用能性約束下的運動，或者在不對衣藻進行化學修飾的情況下等比增大運動並進行分析。未來，我們相信該方法還能夠實施更廣闊的應用，例如將這樣的複雜結構安裝在浴池中，透過調節浴池中大量衣藻的運動來獲取能量等。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Small
論文：Harnessing the Propulsive Force of Microalgae with Microtrap to Drive Micromachines
DOI：10.1002/smll.202402923
