Nanomoottorit ovat lääketieteen tulevaisuus

Todellisen läpimurron lääketieteessä voivat tarjota erilaiset nanoteknologiat, ja nykyään on jo olemassa useita tällaisia miniatyyrilaitteita, mutta tehokasta virtalähdettä tällaisille laitteille ei ole vielä kehitetty. Cambridgen tiedemiehet ovat täyttäneet hieman aukkoja tällä alueella ja esitelleet miniatyyrimoottoreita, jotka toimivat ulkoisesta valonlähteestä.

Nanomoottorin toiminta muistuttaa jousen toimintaa. Moottori itsessään koostuu kultananohiukkasista, joita pitää paikallaan polymeerigeelimäinen aine, joka reagoi lämpötilanvaihteluihin. Kun ainetta lämmitetään laserilla, kosteus haihtuu aktiivisesti, aine alkaa kutistua (ikään kuin se joustaisi) – tämän seurauksena nanomoottori kerää valoenergiaa ja varastoi sen. Kun valonlähde – tässä tapauksessa laser – sammutetaan, aine alkaa jäähtyä ja imeä aktiivisesti kosteutta. Kertynyt energia vapautuu tämän seurauksena, ja kultahiukkaset lisäävät syntyvän voiman vaikutusta.

Cambridgen asiantuntijoiden kehittämiä laitteita voidaan verrata elokuvan ”Fantastic Voyage” pieniin sukellusveneisiin, joissa minisukellusveneet kulkivat ihmiskehon läpi poistaakseen verihyytymän suonista. Lisäksi nanomoottoreilla on melko paljon voimaa suhteessa omaan painoonsa ja ne pystyvät muurahaisten tavoin siirtämään suuria ”kuormia”.

Kehittäjät huomauttavat, että aineen laajeneminen valonlähteen sammuttamisen jälkeen tapahtuu erittäin nopeasti, mitä voidaan verrata mikroskooppiseen räjähdykseen. Tämä vaikutus johtuu tietyistä aineen molekyylien välille syntyvistä voimista. Tällaisilla voimilla on melko voimakas ilmentymä mikroskooppisella tasolla, kun taas normaaleissa olosuhteissa ne eivät juurikaan ilmene. Asiantuntijat huomauttavat, että juuri tällaiset voimat auttavat gekkoliskoja kiipeämään pystysuorilla pinnoilla sekä ylösalaisin - miljardit pienet karvat raajojen pinnalla auttavat niitä tässä.

Kuten todettiin, nanomoottori kerää valoenergiaa, josta suurin osa muuttuu geelimolekyylien ja kultahiukkasten väliseksi vetovoimaksi. Kun vetovoimaenergia rikkoutuu, kullan aiheuttama vapautumisvoima on moninkertaisesti suurempi kuin materiaalin tavanomaisen puristuksen voima. Tutkijoiden mukaan nanomoottorin haittana on nykyään se, että energiaa vapautuu samanaikaisesti kaikkiin suuntiin, ja nyt tiederyhmän pyrkimykset pyrkivät löytämään tavan ohjata energian virtaus yhteen haluttuun suuntaan.

Jos tiedemiehet saavuttavat tavoitteensa ja pystyvät hallitsemaan vapautuvan energian virtausta nanomotoreissa, tällaisia laitteita voitaisiin käyttää nanorobottien ohjaamiseen, jotka toimittavat lääkkeitä hoidettaviin elimiin tai alueille, sekä mikrokirurgiassa käytettäviin etäohjattaviin instrumentteihin.

Cambridgen tiimi kehittää parhaillaan nanomoottoripohjaisia ohjattuja pumppuja ja venttiilejä biosensoreissa ja diagnostiikkalaitteissa käytettäville siruille.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]