Nanomotory to przyszłość medycyny

Prawdziwy przełom w medycynie mogą zapewnić różne nanourządzenia i dziś istnieje już wiele takich miniaturowych urządzeń, ale skutecznego źródła zasilania dla takich urządzeń jeszcze nie opracowano. Naukowcy z Cambridge nieco wypełnili luki w tej dziedzinie i zaprezentowali miniaturowe silniki, które działają z zewnętrznego źródła światła.

Działanie nanosilnika przypomina działanie sprężyny, sam silnik składa się ze złotych nanocząsteczek, które są utrzymywane przez polimerową żelową substancję reagującą na wahania temperatury. Gdy substancja jest podgrzewana laserem, wilgoć aktywnie odparowuje, substancja zaczyna się kurczyć (jakby sprężynując) - w rezultacie nanosilnik gromadzi energię świetlną i ją magazynuje. Po wyłączeniu źródła światła - w tym przypadku lasera - substancja zaczyna się chłodzić i aktywnie wchłaniać wilgoć. W rezultacie zgromadzona energia zostaje uwolniona, a złote cząsteczki służą do zwiększenia efektu wytworzonej siły.

Urządzenia opracowane przez specjalistów z Cambridge można porównać do maleńkich łodzi podwodnych z filmu „Fantastic Voyage”, w którym miniaturowe łodzie podwodne przemierzały ludzkie ciało, aby usunąć skrzep krwi z naczyń. Ponadto nanomotory mają dość dużą siłę w stosunku do własnej wagi i, podobnie jak mrówki, są w stanie przenosić duże „obciążenia”.

Twórcy zauważają, że ekspansja substancji po wyłączeniu źródła światła następuje niezwykle szybko, co można porównać do mikroskopijnej eksplozji. Efekt ten jest spowodowany pewnymi siłami powstającymi między cząsteczkami substancji. Takie siły mają dość silną manifestację na poziomie mikroskopowym, podczas gdy w normalnych warunkach prawie się nie manifestują. Eksperci zauważyli, że to właśnie takie siły pomagają jaszczurkom gekonom wspinać się po pionowych powierzchniach, a także do góry nogami - miliardy małych włosków na powierzchni ich kończyn pomagają im w tym.

Jak zauważono, nanomotor akumuluje energię świetlną, z której większość jest przekształcana w energię przyciągania między cząsteczkami żelu i cząsteczkami złota. Gdy energia przyciągania zostanie rozbita, siła uwalniania spowodowana złotem jest kilkakrotnie większa niż siła konwencjonalnego ściskania materiału. Według naukowców wadą nanomotoru jest to, że energia jest uwalniana jednocześnie we wszystkich kierunkach, a obecnie wysiłki grupy naukowej są ukierunkowane na znalezienie sposobu na skierowanie przepływu energii w jednym, pożądanym kierunku.

Jeśli naukowcom uda się osiągnąć swój cel i będą w stanie kontrolować przepływ uwalnianej energii w nanosilnikach, takie urządzenia będzie można wykorzystać do sterowania nanobotami dostarczającymi leki do dotkniętych chorobą organów lub obszarów, a także do zdalnie sterowanych instrumentów stosowanych w mikrochirurgii.

Zespół z Cambridge pracuje obecnie nad pompami i zaworami sterowanymi nanosilnikami do układów scalonych stosowanych w czujnikach biologicznych i sprzęcie diagnostycznym.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]