Nanomotoren zijn de toekomst van de geneeskunde

Een echte doorbraak in de geneeskunde kan worden bereikt met diverse nanodevices. Tegenwoordig bestaan er al een aantal van dergelijke miniatuurdevices, maar een effectieve energiebron voor dergelijke devices is nog niet ontwikkeld. Wetenschappers van Cambridge hebben de leemtes op dit gebied enigszins opgevuld en miniatuurmotoren gepresenteerd die werken op een externe lichtbron.

De werking van de nanomotor lijkt op die van een veer. De motor zelf bestaat uit gouden nanodeeltjes die worden vastgehouden door een polymeerachtige gelachtige substantie die reageert op temperatuurschommelingen. Wanneer de substantie door een laser wordt verhit, verdampt er actief vocht, waardoor de substantie begint te krimpen (alsof er een veer ontstaat). Hierdoor verzamelt de nanomotor lichtenergie en slaat deze op. Na het uitschakelen van de lichtbron – in dit geval de laser – begint de substantie af te koelen en actief vocht te absorberen. De geaccumuleerde energie komt hierdoor vrij en de gouddeeltjes versterken het effect van de gecreëerde kracht.

De apparaten die door Cambridge-specialisten zijn ontwikkeld, kunnen worden vergeleken met de kleine onderzeeërs uit de film "Fantastic Voyage", waarin mini-onderzeeërs door het menselijk lichaam reisden om een bloedstolsel uit de bloedvaten te verwijderen. Bovendien hebben nanomotoren relatief veel kracht in verhouding tot hun eigen gewicht en kunnen ze, net als mieren, grote "lasten" verplaatsen.

De ontwikkelaars merken op dat de uitzetting van de substantie na het uitschakelen van de lichtbron extreem snel verloopt, vergelijkbaar met een microscopische explosie. Dit effect wordt veroorzaakt door bepaalde krachten die tussen de moleculen van de substantie ontstaan. Zulke krachten manifesteren zich vrij sterk op microscopisch niveau, terwijl ze onder normale omstandigheden vrijwel niet voorkomen. Deskundigen merkten op dat het juist deze krachten zijn die gekko's helpen om zowel verticale als ondersteboven te klimmen – miljarden kleine haartjes op het oppervlak van hun ledematen helpen hen hierbij.

Zoals opgemerkt, accumuleert de nanomotor lichtenergie, waarvan het grootste deel wordt omgezet in aantrekkingskracht tussen de gelmoleculen en gouddeeltjes. Wanneer de aantrekkingskracht wordt verbroken, is de vrijgavekracht door het goud vele malen groter dan die van conventionele compressie van het materiaal. Volgens wetenschappers is het nadeel van de huidige nanomotor dat de energie gelijktijdig in alle richtingen vrijkomt. De wetenschappelijke groep richt zich nu op het vinden van een manier om de energiestroom in één gewenste richting te sturen.

Als wetenschappers hun doel bereiken en de stroom van vrijkomende energie in nanomotoren kunnen controleren, kunnen dergelijke apparaten worden gebruikt om nanobots te besturen die medicijnen naar de aangetaste organen of gebieden brengen. Ook kunnen ze worden gebruikt voor op afstand bestuurbare instrumenten die worden gebruikt tijdens microchirurgie.

Het team in Cambridge ontwikkelt momenteel op nanomotoren gebaseerde, aangestuurde pompen en kleppen voor chips die worden gebruikt in biosensoren en diagnostische apparatuur.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]