Sheffields ingenjörer gör ett stort genombrott i utvecklingen av silkes "mikroraketer" som kan användas säkert i biologiska miljöer.

Genom att använda en innovativ 3D-bläckstråleutskriftsmetod, forskare från Chemical and Biological Engineering vid University of Sheffield har tagit det största steget hittills för att producera mikroskopiska silkesimapparater som är biologiskt nedbrytbara och ofarliga för ett biologiskt system.

Detta innebär att dessa enheter har potential att användas i människokroppen i framtiden i applikationer som läkemedelstillförsel och lokalisering av cancerceller.

Denna nya teknik gör det möjligt för forskarna att använda säkrare, giftfria material, vilket betyder att mikroraketerna inte kommer att skada eller skada någon levande vävnad eller biologisk miljö. Detta är en betydande utveckling eftersom tidigare enheter har varit dyra att tillverka, komplicerad att tillverka och tillverkad av polystyrenpärlor, kolnanorör eller metaller som måste täckas av ett katalysatorskikt (som platina) för att kunna simma framgångsrikt, dessa enheter är vanligtvis mindre vänliga mot den biologiska miljön de är placerade i.

Raketerna är bara 300 mikron långa och 100 mikrometer i diameter, tjockleken på ett enda människohår, och skapa sin egen kraft, så att de kan "simma" genom vilken biovätska som helst som innehåller bränslet.

Detta är första gången dessa mikroraketer har producerats med en ny metod för reaktiv bläckstråleutskrift, med hjälp av en lösning av löst silke blandat med ett enzym. Denna lösning placeras sedan i en 3D-bläckstråleskrivare, som, liknande normal bläckstråleutskrift, bygger upp lager av bläck för att skapa en kolumn av raketen.

Genom att trycka metanol ovanpå den tryckta lösningen utlöser det en reaktion som bildar stel raketform som fångar enzymet i en silkesgitterstruktur. Detta enzym fungerar som en katalysator, reagerar med bränslemolekyler för att producera bubblor som driver raketen framåt.

Att använda ett enzym som katalysator och silke för att bilda raketen, producerar en mycket säkrare enhet som är biologiskt nedbrytbar, billigare och enklare att lägga till, ta bort en stor barriär för att mikroraketer kan bli verklighet utanför labbet.

Dr Xiubo Zhao, från Department of Chemical and Biological Engineering i Sheffield säger:"Genom att använda ett naturligt enzym som katalas och silke som är helt biologiskt nedbrytbara, våra enheter är mycket mer biokompatibla än tidigare simenheter."

"Tekniken för bläckstråleutskrift tillåter oss också att digitalt definiera formen på en raket innan den produceras. Detta gör det mycket lättare att optimera formen för att kontrollera hur enheten simmar."

Forskningen finansierades av anslag från Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC). Uppsatsen "Reaktiv bläckstråleutskrift av biokompatibla enzymdrivna silkesmikroraketer" publicerades i Små i dag.