Нанодвигуни - майбутнє медицини

Справжній прорив у медицині можуть забезпечити різні нанопристрої, і сьогодні вже існує низка таких мініатюрних пристроїв, але ефективне джерело живлення для таких пристроїв ще не розроблено. Вчені з Кембриджа трохи заповнили прогалини в цій галузі та представили мініатюрні двигуни, які працюють від зовнішнього джерела світла.

Робота наномотора нагадує дію пружини, сам двигун складається із золотих наночастинок, які утримуються полімерною гелеподібною речовиною, що реагує на коливання температури. При нагріванні речовини лазером волога активно випаровується, речовина починає стискатися (ніби пружинить) – в результаті наномотор накопичує світлову енергію та зберігає її. Після вимкнення джерела світла – в даному випадку лазера – речовина починає охолоджуватися та активно поглинати вологу. Накопичена енергія в результаті вивільняється, а частинки золота служать для посилення ефекту створеної сили.

Пристрої, розроблені кембриджськими спеціалістами, можна порівняти з крихітними підводними човнами з фільму «Фантастична подорож», у яких міні-підводні човни подорожували крізь людське тіло, щоб видалити тромб із судин. Крім того, наномотори мають досить велику силу відносно власної ваги та, як і мурахи, здатні переміщувати великі «вантажі».

Розробники зазначають, що розширення речовини після вимкнення джерела світла відбувається надзвичайно швидко, що можна порівняти з мікроскопічним вибухом. Цей ефект викликаний певними силами, що виникають між молекулами речовини. Такі сили мають досить сильний прояв на мікроскопічному рівні, тоді як за звичайних умов вони майже не проявляються. Експерти зазначили, що саме такі сили допомагають ящіркам геконів лазити по вертикальних поверхнях, а також догори ногами – у цьому їм допомагають мільярди дрібних волосків на поверхні кінцівок.

Як зазначалося, наномотор накопичує світлову енергію, більша частина якої перетворюється на енергію тяжіння між молекулами гелю та частинками золота. Коли енергія тяжіння порушується, сила вивільнення внаслідок золота в кілька разів перевищує силу звичайного стиснення матеріалу. За словами вчених, недоліком наномотора сьогодні є те, що енергія вивільняється одночасно в усіх напрямках, і зараз зусилля наукової групи спрямовані на пошук способу спрямування потоку енергії в одному, потрібному напрямку.

Якщо вчені досягнуть своєї мети та зможуть контролювати потік вивільненої енергії в наномоторах, такі пристрої можна буде використовувати для керування наноботами, які доставляють ліки до уражених органів або ділянок, а також для дистанційно керованих інструментів, що використовуються під час мікрохірургії.

Кембриджська команда зараз розробляє керовані насоси та клапани на основі наномоторів для чіпів, що використовуються в біосенсорах та діагностичному обладнанні.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]