Nanodotowe silniki - przyszłość medycyny

Prawdziwym przełomem w medycynie mogą być różne nanoprodukty, a obecnie istnieje już wiele takich miniaturowych urządzeń, ale skuteczne źródło zasilania dla takich urządzeń nie zostało jeszcze opracowane. Naukowcy z Cambridge nieco wypełnili luki w tym obszarze i wprowadzili miniaturowe silniki, które działają z zewnętrznego źródła światła.

Praca nanodwirze przypomina działanie sprężyny, sam silnik składa się z nanocząsteczek złota, które są utrzymywane na żelowej substancji polimerowej, która reaguje na wahania temperatury. Kiedy substancja jest ogrzewana za pomocą lasera, aktywnego odparowania wilgoci, substancja zaczyna się kurczyć (jak sprężyna) - w rezultacie nanodwir gromadzi energię światła i przechowuje ją. Po wyłączeniu źródła światła - w tym przypadku lasera - rozpoczyna się chłodzenie substancji i zaczyna się czynna absorpcja wilgoci. W rezultacie uwalniana jest skumulowana energia, a cząsteczki złota służą do zwiększenia efektu wytworzonej siły.

Porównać opracowany przez University of Cambridge przez urządzenia eksperci mogą być małe okręty podwodne z filmu „Fantastic Voyage”, w którym mini-łodzie wykonane podróż do ludzkiego ciała, aby usunąć z zakrzepem naczyń krwionośnych, a ponadto nanosilników mają dość dużą siłę w stosunku do ciężaru własnego i jakby mrówki są w stanie aby przenosić duże "obciążenia".

Twórcy zauważają, że ekspansja substancji po wyłączeniu źródła światła jest niezwykle szybka, co można porównać do eksplozji mikroskopowej. Ten efekt wynika z pewnych sił, które powstają między cząsteczkami materii. Siły takie mają dość silną manifestację na poziomie mikroskopowym, podczas gdy w normalnych warunkach prawie się nie manifestują. Specjaliści zauważyli, że to właśnie te siły pomagają jaszczurkom gekonowym wspiąć się na pionowe powierzchnie, a także do góry nogami - w tym pomagają im miliardy małych włosów na powierzchni kończyn.

Jak już wspomniano, nanodwir akumuluje energię światła, z których większość jest przekształcana w energię przyciągania pomiędzy cząsteczkami żelu i cząstkami złota. Kiedy energia przyciągania jest odcięta, siła wyzwolenia ze względu na złoto jest kilkakrotnie większa, w porównaniu ze zwykłą kompresją materiału. Zdaniem naukowców wadą nanowikatora jest to, że dzisiaj energia jest uwalniana jednocześnie we wszystkich kierunkach, a teraz wysiłki grupy naukowej mają na celu znalezienie sposobu, który pomoże skierować przepływ energii w jednym, właściwym kierunku.

Jeśli naukowcy osiągnąć swoje cele i być w stanie kontrolować przepływ energii uwalnianej w nanosilników, urządzenia te nadają się do nanobots kontrolnych, które dostarczają leki do chorych narządów lub witryn, jak również narzędzia zdalnie sterowane są wykorzystywane podczas mikrochirurgii.

W chwili obecnej zespół specjalistów z Cambridge rozwija się w oparciu o kontrolowane przez nanowigatory pompy i zawory do układów scalonych, które są wykorzystywane w biosensorach i sprzęcie diagnostycznym.

[1], [2], [3]