Nanomootorid on meditsiini tulevik

Tõelise läbimurde meditsiinis võivad pakkuda mitmesugused nanoseadmed ja tänapäeval on selliseid miniatuurseid seadmeid juba mitmeid, kuid selliste seadmete tõhusat toiteallikat pole veel välja töötatud. Cambridge'i teadlased on selles valdkonnas lünki veidi täitnud ja esitlenud miniatuurseid mootoreid, mis töötavad välise valgusallika jõul.

Nanomootori töö meenutab vedru toimimist, mootor ise koosneb kulla nanoosakestest, mida hoiab polümeerne geelilaadne aine, mis reageerib temperatuurikõikumistele. Kui ainet laseriga kuumutatakse, aurustub niiskus aktiivselt, aine hakkab kahanema (justkui vedrustaks) - selle tulemusel akumuleerib nanomootor valgusenergiat ja salvestab selle. Pärast valgusallika - antud juhul laseri - väljalülitamist hakkab aine jahtuma ja aktiivselt niiskust imama. Selle tulemusel vabaneb akumuleerunud energia ja kullaosakesed suurendavad tekkiva jõu mõju.

Cambridge'i spetsialistide väljatöötatud seadmeid võib võrrelda filmist „Fantastiline reis“ pärit pisikeste allveelaevadega, kus miniallveelaevad läbisid inimkeha, et eemaldada veresoontest verehüüve. Lisaks on nanomootoritel oma raskuse kohta üsna palju jõudu ja nad on sarnaselt sipelgatele võimelised liigutama suuri „koormaid“.

Arendajad märgivad, et aine paisumine pärast valgusallika väljalülitamist toimub äärmiselt kiiresti, mida võib võrrelda mikroskoopilise plahvatusega. See efekt on põhjustatud teatud jõududest, mis tekivad aine molekulide vahel. Sellistel jõududel on mikroskoopilisel tasandil üsna tugev avaldumine, samas kui tavatingimustes need peaaegu ei avaldu. Eksperdid märkisid, et just sellised jõud aitavad gekko-sisalikel ronida nii vertikaalsetel pindadel kui ka tagurpidi - miljardid väikesed karvad nende jäsemete pinnal aitavad neil selles.

Nagu märgitud, akumuleerib nanomootor valgusenergiat, millest suurem osa muundatakse geelimolekulide ja kullaosakeste vaheliseks tõmbeenergiaks. Kui tõmbeenergia katkeb, on kulla vabanemisjõud mitu korda suurem kui materjali tavapärasel kokkusurumisel. Teadlaste sõnul on nanomootori puuduseks tänapäeval see, et energia vabaneb samaaegselt kõigis suundades ja nüüd on teadusrühma pingutused suunatud sellele, et leida viis energiavoo suunamiseks ühes soovitud suunas.

Kui teadlased saavutavad oma eesmärgi ja suudavad nanomootorites vabaneva energia voogu kontrollida, saaks selliseid seadmeid kasutada nanorobotite juhtimiseks, mis toimetavad ravimeid kahjustatud organitesse või piirkondadesse, samuti mikrokirurgia ajal kasutatavate kaugjuhtimisega instrumentide jaoks.

Cambridge'i meeskond arendab praegu nanomootoritel põhinevaid juhitavaid pumpasid ja ventiile biosensorites ja diagnostikaseadmetes kasutatavate kiipide jaoks.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]