Remise en contexte: Les micro-machines propulsées par des algues ne sont pas entièrement nouvelles. Des recherches antérieures ont utilisé des microrobots propulsés par des algues pour administrer des médicaments destinés au traitement du cancer du poumon et des maladies inflammatoires chroniques de l’intestin. Cependant, un nouveau projet améliore le même concept en ne nécessitant aucune modification chimique ni traitement artificiel. C’est aussi simple que d’utiliser des algues de la même manière qu’un cheval tire une charrette.
Des chercheurs ont conçu des véhicules miniatures propulsés par des équipes d’algues unicellulaires, comme de minuscules chariots verts tirés par des destriers microscopiques. Le projet, mené par des chercheurs de l’Université de Tokyo, a permis de créer deux micromachines propulsées par des algues, baptisées le « rotator » et le « scooter ».
Ces minuscules véhicules piègent la Chlamydomonas reinhardtii, une algue verte mobile présente dans le monde entier, dans des structures en forme de panier imprimées en 3D. L’équipe a fabriqué ces minuscules véhicules de 0,001 mm à l’aide d’une technique d’impression 3D spécialisée appelée stéréolithographie à deux photons, qui utilise la lumière pour créer des microstructures à partir de plastique.
La partie la plus délicate a été d’optimiser la conception des paniers pour capturer les algues de manière optimale tout en laissant suffisamment d’espace aux appendices pour propulser les machines. Les scientifiques ont surmonté ce problème en concevant deux types de véhicules.
Le premier modèle était un modèle rotatif avec quatre paniers d’algues disposés en forme de moulin à vent pour alimenter un mouvement de rotation. Un individu de Chlamydomonas reinhardtii peut se déplacer à plus de 100 micromètres par seconde. Cependant, avec quatre algues engagées, la roue atteignait une vitesse moyenne comprise entre 20 et 40 micromètres par seconde environ.
Le deuxième modèle de scooter était composé de deux paniers orientés vers l’avant, chacun contenant une seule algue, ce qui, selon les chercheurs, propulserait la machine en ligne droite. Contrairement au rotateur, qui présentait un mouvement de rotation fluide comme prévu, le scooter présentait un « roulis et des retournements erratiques » au lieu d’un mouvement linéaire.
« Cela nous a incités à étudier plus en détail la manière dont le mouvement collectif de plusieurs algues influence le mouvement de la micromachine », a déclaré l’auteur principal Haruka Oda.
L’un des principaux avantages de ce système biocompatible est que ni les véhicules imprimés en 3D ni les algues ne nécessitent de modifications artificielles. Les organismes nagent librement dans les pièges imprimés sans structures de guidage sophistiquées.
Les chercheurs n’ont pas encore déterminé la durée de fonctionnement maximale de ces micro-chariots. Alors que les cellules individuelles de Chlamydomonas reinhardtii ne survivent que quelques jours avant de se diviser pour produire quatre nouvelles algues, les prototypes ont fonctionné pendant plusieurs heures sans problème lors des tests.
Les prochaines étapes de l’étude comprennent le perfectionnement du rotateur pour des vitesses de rotation plus élevées et la conception de nouveaux modèles d’algues mobiles plus complexes en étudiant plus en détail la manière dont les mouvements des algues influencent le mouvement de la machine.
Le professeur Shoji Takeuchi, qui a supervisé le projet, a expliqué que cette technologie permet de placer les mouvements des algues sous un microscope pour comprendre comment elles se coordonnent. À l’avenir, il a déclaré qu’ils pourraient faire évoluer ce système vers un système entièrement naturel de surveillance environnementale ou même de nettoyage des milieux aquatiques en utilisant les algues pour transporter des polluants ou des nutriments.
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