Om du trodde att den mest imponerande nyheten inom krympande teknik nuförtiden var smarta klockor, Tänk om. Forskare sliter tyst i sina laboratorier för att skapa robotar som bara är nanometer – miljarddelar av en meter – långa, tillräckligt liten för att manövrera inuti människokroppen och möjligen inuti mänskliga celler. Effekten av dessa mirakulösa mikroskopiska maskiner på medicin kan bara föreställas, men det råder ingen tvekan om att det kommer att bli betydande.
Ett av de första stegen för att skapa dessa robotar är att ta reda på hur man får dem att röra sig. I en artikel publicerad i juninumret 2014 av ACS Nano , ett israeliskt och tyskt team meddelade att de hade lyckats skapa en liten skruvformad propeller som kan röra sig i en gelliknande vätska, efterlikna miljön inuti en levande organism. Teamet består av forskare från Technion-Israel Institute of Technologys Russell Berrie Nanotechnology Institute, Max Planck Institute for Intelligent Systems, och Institutet för fysikalisk kemi vid universitetet i Stuttgart, Tyskland.
Filamentet som utgör propellern, gjord av kiseldioxid och nickel, är endast 70 nm i diameter; hela propellern är 400 nm lång. (En nanometer är en miljarddels meter.) "Om du jämför diametern på [nanopropellrarna] med en mänsklig blodkropp, då är [propellrarna] 100 gånger mindre, sa Peer Fischer, en medlem av forskargruppen och chef för Micro, Nano, och Molecular Systems Lab vid Max Planck Institute for Intelligent Systems. De är så små, faktiskt, att deras rörelse kan påverkas av rörelsen hos närliggande molekyler (känd som Brownsk rörelse).
Teamet visste redan att små propellrar rörde sig bra genom vatten, men för att testa om de kunde röra sig genom levande organismer, de valde hyaluronan, ett material som förekommer i hela människokroppen, inklusive ledvätskor i lederna och glaskroppen i ögongloben. Hyaluronangelen innehåller ett nät av långa proteiner som kallas polymerer; polymererna är tillräckligt stora för att förhindra att mikrometerstora propellrar rör sig mycket alls. Men öppningarna är tillräckligt stora för att nanometerstora föremål ska kunna passera. Forskarna kunde kontrollera propellrarnas rörelse med hjälp av ett relativt svagt roterande magnetfält.
Fynden var något överraskande. Teamet förväntade sig att de skulle ha problem med att kontrollera nanopropellrarnas rörelse, eftersom de vid sin storlek börjar styras av diffusion, precis som om de vore molekyler. Men eftersom nanopropellrarna har samma storlek som nätet i gelén, de "uppvisar faktiskt avsevärt förbättrade framdrivningshastigheter, överskrider de högsta varvtal som uppmätts i glycerin jämfört med mikropropellrar, som visar mycket låg eller försumbar framdrivning, " sa studiens medförfattare docent Alex Leshanksy vid Technion fakulteten för kemiteknik.
Medan nanopropellrarna är häpnadsväckande för sin tekniska komplexitet, den verkliga betydelsen är hur de kan påverka medicinen. "Man kan nu tänka på riktade applikationer, till exempel i ögat där de kan flyttas till en exakt plats vid näthinnan, " säger Fischer. Forskare kan också fästa "aktiva molekyler" till propellrarnas spetsar, eller använd propellrarna för att leverera små doser av strålning. Applikationerna verkar breda, varierande, och spännande.
