Page 8

DTUavisen1606

8  |  FORSKNING / RESEARCH  |    NR. 6·2016 ■■Aktuel ph.d. Et udpluk af de nyeste ph.d.-afhandlinger på DTU Redigeret af Tore Vind Jensen Mikrorobotter kan udforske celler helt ned i nanoskala LASER Forskere fra DTU har som de første i verden integreret flere teknologier i en sværm af 3D-printede mikrorobotter. De baner vejen for nye måder at udforske og manipulere stam- og kræftceller. Micro-robots can examine cells down to nano-level LASER A team of researchers at DTU Fotonik has created a completely new generation of micro-robots. Measuring just 40 x 40 micrometres, each robot has been created using advanced 40x40-laser printing technology and resembles a microscopic drone. The robots can be fitted with a nanosize probe (as small as 25 nanometres) on one end. In the long term, these probes will make it possible to use the robots to distribute medicine in the body (drug delivery) and to pick up individual particles and move them. The invention has recently been published in the Nature journal Light: Science & Applications. All the robot’s functions—printing , navigation and powering the probes, as well as collecting particles and delivering substances—are controlled by laser light. What is more, the nanoscopic activities can be tracked in real time using a set of multiple microscope cameras simultaneously. Af Lotte Krull En forskergruppe ved DTU Fotonik har frembragt en helt ny generation af mikrorobotter. Hver robot måler kun 40x40 mikrometer, den er fremstillet ved hjælp af en avanceret 3D-laserprint-teknik og ligner mest af alt en mikroskopisk drone. Robotten kan udstyres med en sonde i nanostørrelse (ned til 25 nanometer) i den ene ende. Disse sonder kan på sigt gøre det muligt at benytte robotterne til at fordele medicin i kroppen (drug delivery) samt til at opsamle enkelte partikler og flytte dem. Opfindelsen er netop offentliggjort i Nature-tidsskriftet ’Light: Science & Applications’. Alle robottens funktioner styres ved hjælp af laserlys: Printning, sondernes navigering og fremdrift samt opsamling af partikler og aflevering af stoffer. De nanoskopiske aktiviteter kan ovenikøbet følges i realtid ved hjælp af flere samtidige mikroskop-kameraer. Brugen af laserlys til at styre robotternes funktioner betyder, at de p.t. bedst bruges uden for levende organismer. Det vil sige, at mikrorobotterne på nuværende tidspunkt ikke er egnet til at injicere i et menneske med drug delivery for øje. Men potentialet for robotternes anvendelse uden for menneskekroppen er stor, vurderer professor Jesper Glückstad, som leder den lille forskergruppe: „Vores mikrorobotter kan blive det nye værktøj, som gør det muligt at forstå biologi helt ned i nanoskala. Som frit flydende droner kan de overvåge processer i levende celler med en hidtil uhørt præcision. De kan levere målrettede stimuli – kemiske, mekaniske og optiske – til cellerne, og det vil medvirke til at udvide vores forståelse af cellers opførsel i deres naturlige miljø. Som eksempel kan mikrorobotterne blive et nyttigt redskab i forbindelse med udforskning af stamceller eller såkaldte cirkulerende tumorceller, som er de celler, der spreder en cancer via blodbanen.“ Forskergruppen fortsætter udviklingen af robotterne, blandt andet ved at udstyre dem med nye funktioner. Håbet er også at kunne koble kunstig intelligens til robotterne, så de kan arbejde sammen i en mindre sværm, fortæller professoren: „Fremtidsvisionen er at kunne anvende robotterne i menneskekroppen. De skal sættes ind i en mindre sværm, hvor den enkelte robot er specialiseret til at løse en bestemt opgave, f.eks. åbne en cellemembran, aflevere et medikament eller lukke cellemembranen igen. Tilsammen vil den lille robot-sværm være et medicinsk team i mikroskopisk størrelse.“ Jesper Glückstad er inviteret til at levere den ene af de kun i alt seks Plenary Talks ved en af de mest prestigefyldte konferencer i verden inden for nanoteknologi, IEEE NANO 2016, i Japan til august, og her vil han præsentere hele DTU-familien af nye laserstyrede mikrorobotter. Teknologien skal kommercialiseres af virksomheden OptoRobotix ApS, som er en spinout-virksomhed fra forskergruppen Programmable Phase Optics på DTU Fotonik. ■■Få mere at vide Jesper Glückstad, professor, DTU Fotonik, leder af Programmable Phase Optics, jekr@fotonik.dtu.dk Læs den videnskabelige artikel på l.dtu.dk/u4rf Ny sensor til analyse af nanopartikler Nanopartikler har unikke egenskaber, der adskiller sig væsentligt fra deres makroskopiske modstykker. På grund af deres lille størrelse og den store overflade i forhold til volumen kan de let sprede sig og være yderst kemisk reaktive. Derfor er der bekymring for deres effekter på bl.a. vores sundhed, og det er nødvendigt at udvikle instrumenter til at overvåge og analysere nanopartikler i industri-, forsknings- og urbane miljøer. Shoko Yamada fra DTU Nanotech har udviklet en ny sensor; et strenge-baseret fototermisk spektrometer, der består af en vibrerende streng, hvorpå man indsamler en prøve af nanopartikler. Ved hjælp af lys med en specifik bølgelængde opvarmes strengen, hvilket medfører ændringer i dens naturlige frekvens. Disse ændringer kan så måles optisk. Sensoren har været brugt til at detektere og analysere forskellige typer partikler, og resultaterne betegnes som lovende. Sommersolen kan give varme om vinteren Solvarme kan erstatte brugen af fossile brændsler til opvarmning af boliger. Men for at det for alvor batter, skal varmen fra sommeren kunne gemmes til vinteren. Derfor har Mark Dannemand fra DTU Byg undersøgt to prototyper på varmelagringsenheder, der udnytter, at salthydratet natriumacetat-trihydrat smelter ved 58 °C. Når saltet smelter, optager det en stor mængde varme. Saltet kan derefter underafkøles, dvs. køles ned til under smeltepunktet, uden at størkne. Herved lagres smeltevarmen. Senere kan man så fremprovokere størkning, hvorved saltet frigiver smeltevarmen igen. Projektet viste, at varmelagerprincippet kan fungere i fuldskala. Det er altså muligt at lagre varme i langvarige perioder uden varmetab. Øget kontrol med videoovervågning Moderne videoovervågningssystemer kan i stigende grad genkende objekter, personer og handlinger i de videostrømme, der genereres af digitale kameraer. Disse videostrømme lagres på servere, hvor de er tilgængelige fra en række forskellige platforme, såsom mobiltelefoner, tablets eller andre typer af computere. Dette udfordrer sikkerheden og privatlivet for de overvågede personer. For at beskytte videoovervågningsdata imod uautoriseret adgang har Qasim Mahmood Rajpoot fra DTU Compute udviklet en ny model for adgangskontrol, der er afhængig af konteksten, f.eks. at en vagt kun kan se video fra kameraer i det område, han patruljerer, men kan gives midlertidig adgang til kameraer fra et andet område, hvis han tilkaldes til en alarm. Modellen kan også tillade adgang til beredskabstjenester (f.eks. politi, ambulancer og brandvæsen) i forbindelse med større hændelser. FOTO MARK DANNEMAND FOTO SHOKO YAMADA ■■Current PhD A selection of the most recent PhD theses at DTU New sensor to analyse nanoparticles · Summer sun may provide heat in winter · Video monitoring provides improved control ILLUSTRATION DTU FOTONIK Ved at sende laserlys ind på mikrorobotternes fire ’styre-kugler’ er det muligt at styre mikrorobotterne helt præcist i tre dimensioner og i realtid. Firing laser light into the robots’ four ‘control balls’ makes it possible to control the micro-robots extremely accurately in three dimensions and in real time.


DTUavisen1606
To see the actual publication please follow the link above