Une méthode pour cultiver Bio-memristors de myxomycètes

L’objectif global de cette procédure est de normaliser la mise en œuvre des memristors à base de Physarum polycéphalum, afin de commencer à faciliter leur intégration dans la technologie. En utilisant ces méthodes, nous pouvons commencer à étudier les applications pratiques des composants à base de Physarum polycéphalum, en dehors du laboratoire et dans le monde réel. Le principal avantage de cette technique est qu’elle donne aux composants une forme à la fois accessible aux non-experts et réalisable pour l’intégration dans un schéma analytique.

Nous avons eu l’idée de cette méthode pour la première fois lorsque nous avons développé un système de traitement musical qui exploitait des memristors basés sur Physarum polycephalum pour des performances en temps réel. En développant un système basé sur ces composants pour l’extérieur du laboratoire, des questions pratiques devaient être résolues. Pour commencer, chargez d’abord le polystyrène résistant aux chocs dans l’imprimante 3D.

Ensuite, préparez l’imprimante 3D pour l’utilisation. Réglez la température du lit d’impression sur 85 degrés Celsius et celle de l’extrudeuse sur 230 degrés Celsius. Une fois aux températures cibles, desserrez le bras de renvoi, insérez le filament et poussez vers le bas, jusqu’à ce que le polystyrène s’échappe de la tête chaude.

Ensuite, resserrez le bras de renvoi du filament et retirez le matériau extrudé. Ensuite, dans le contrôle logiciel, chargez le fichier de modèle STL pour le réceptacle 3D. Et s’il y a des qualités d’impression élevées ou faibles parmi lesquelles choisir, faites en sorte que l’impression soit de haute qualité, tout en veillant à ce que le bon profil de matériau soit sélectionné.

Après avoir collecté les pièces, utilisez une brosse métallique fine pour nettoyer doucement la prise de l’électrode de toute imperfection susceptible d’interférer avec l’assemblage de l’appareil. Maintenant, sur l’imprimante, remplacez le filament HIPS par un filament de nettoyage. Et faites passer un grand volume de matériau dans la tête d’impression pour assurer un nettoyage en profondeur.

Ensuite, chargez l’imprimante avec un filament d’acide polylactique conducteur d’électricité qui a une résistivité de faible volume. Ensuite, réglez la température du lit d’impression sur 60 degrés Celsius et l’extrudeuse sur 230 degrés Celsius. Lorsque les températures sont atteintes, extrudez plusieurs centimètres du filament pour vous assurer que toutes les particules des sessions précédentes sont éliminées.

Maintenant, chargez le fichier STL pour l’électrode et, dans les paramètres d’impression, spécifiez les paramètres requis pour la hauteur de couche, l’épaisseur de l’étagère, les épaisseurs inférieure et supérieure et la densité de remplissage. Une fois imprimées, laissez les électrodes refroidir à température ambiante sur le lit d’impression avant de les manipuler. Cela permet d’éviter que la pièce ne se déforme et ne se déforme.

Pour assembler les pièces, faites d’abord glisser doucement l’électrode dans chacune des deux chambres. Il devrait entrer sans trop de force. Ensuite, à l’aide d’un scalpel bien aiguisé, coupez soigneusement un morceau de tube en PVC de 10 mm, en rendant chaque coupe droite et nette.

Ensuite, placez doucement chaque extrémité du tube en PVC de 10 mm sur le bord des deux électrodes. Une fois connectés, clipsez les deux chambres dans la base. En préparation, préparez deux pour cent d’agar non nutritif.

Une fois que la gélose a refroidi à environ 55 degrés Celsius, utilisez une pipette de 2 ml pour transférer la gélose dans les chambres du récipient. Passez la pointe de la pipette à environ 5 mm au-dessus de la surface et remplissez lentement les puits jusqu’au fond du trou du tube de raccordement, en prenant soin de ne pas introduire de bulles d’air. Immédiatement après avoir rempli les puits, placez un couvercle sur chacune des chambres et mettez le récipient de côté jusqu’à ce que la gélose ait pris et atteint la température ambiante.

Ensuite, placez un flocon d’avoine sur la gélose dans chaque chambre. Ensuite, retirez une goutte de 2 ml de pseudopodes d’une culture de plasmodium affamée pendant 12 heures. Pour favoriser une croissance rapide, essayez de prélever le protoplasme de la partie antérieure la plus active de l’organisme.

Ces prises sont assez robustes et devraient être prêtes à l’emploi dans les 12 heures. Les réceptacles sont prêts une fois que le plasmodium a établi une connexion entre les deux électrodes. Cela peut être facilement distingué en examinant l’organisme à travers le tube en PVC transparent.

Cinq échantillons ont été préparés conformément à la description et surveillés à l’aide d’images en accéléré afin d’examiner leur période de croissance. Dans les 10 heures suivant l’inoculation, les cinq échantillons ont connecté les deux électrodes. L’un d’eux l’a fait en moins de deux heures.

Le profil IV de notre memristor est sa caractéristique la plus déterminante. Des mesures de courant instantanées ont été effectuées en chaque point d’une onde de signe de tension de 160 étapes. Chaque pas de tension avait un temps de séjour statique de deux secondes.

Les expériences ont été menées à température ambiante dans une pièce non éclairée. Il y avait une forte relation entre les courbes d’échantillonnage uniques mesurées à différents pas de temps et plages de tension et entre les courbes d’échantillon à échantillon. Les boucles d’hystérésis avaient des tailles de lobe et des emplacements de pincement relativement constants.

Cela rappelle l’empreinte idéale du memristor où les points de pincement sont toujours singuliers et presque toujours à une tension et un courant nuls. Une fois les mesures IV initiales terminées, des tests ont été effectués sur chaque échantillon une fois par jour, jusqu’à ce qu’ils ne parviennent pas à présenter les données d’une manière semblable à celle d’un memristor. Sur les cinq échantillons, tous ont fonctionné pendant au moins sept jours.

Au fil du temps, les tubes protoplasmiques sont devenus plus épais et il y a eu une diminution de la résistance globale sur une journée environ, avant une augmentation, certains échantillons mesurant dans la plage de 10 à moins 4 pour l’ampérage pendant les courses de 10 volts, alors qu’ils fonctionnaient dans la plage de 10 à moins 5 lors de leurs tests précédents. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez être en mesure d’expérimenter avec des memristors biologiques sans avoir accès à des laboratoires bien dotés en ressources et à des équipements coûteux. Cette technique a ouvert la voie aux chercheurs dans le domaine de l’informatique non conventionnelle pour explorer l’utilisation des memristors biologiques dans des applications pratiques.

Une fois maîtrisés, les réceptacles peuvent être installés en moins d’une heure, et la croissance sera terminée en 12 heures. Lors de la tentative de cette procédure, il est important de se rappeler que la vitesse de croissance dépend fortement de l’état de la culture de Physarum polycéphalum. Après cette procédure, d’autres expériences peuvent être effectuées afin de répondre à des questions supplémentaires telles que : Quel est le mécanisme biologique derrière Physarum polycephalum memrista ?