Wetenschap
Druppeltjes die naar oplossing zwemmen, kunnen vloeibare microbots inspireren
Onderzoekers ontdekten dat microscopisch kleine vloeistofdruppeltjes naar oplosmiddelomstandigheden zwemmen die hun oplossing bevorderen. Dit mechanisme zou ten grondslag kunnen liggen aan sommige transportprocessen binnen levende cellen, en zou kunnen worden benut om vloeibare micro-robots te ontwikkelen.
Het onderzoek werd op 9 mei gepubliceerd in Nature Communications door senior auteur Eric Dufresne, hoogleraar materiaalkunde en techniek aan Cornell Engineering en natuurkunde aan het College of Arts and Sciences. De hoofdauteur is Etienne Jambon-Puillet, onderzoeker aan de École Polytechnique en voormalig lid van Dufresne's Laboratory of Soft and Living Materials.
Door te werken met modelcondensaten van runderserumalbumine (BSA), toonde het onderzoeksteam aan dat de druppeltjes langs chemische gradiënten zwemmen. Wanneer de druppeltjes zijn geladen met een enzym, kunnen ze hun eigen gradiënten produceren en naar elkaar toe zwemmen, aldus het tijdschriftartikel.
"We hebben gemerkt dat chemicaliën die het Marangoni-zwemmen veroorzaken ook de stabiliteit van het mengsel beïnvloeden. Ze verschuiven het kritieke punt van het systeem en dus de samenstelling van elke fase, in evenwicht, " zei Jambon-Puillet. "Chemicaliën die het mengen bevorderen, verminderen het samenstellingsverschil tussen de dichte en de verdunde fase en daarmee de grensvlakspanning."
In al deze gevallen observeerden de onderzoekers dat de druppeltjes naar oplosmiddelomstandigheden zwommen die hun ontbinding bevorderen, een gedrag dat zij 'dialytaxis' noemen, waarvan zij verwachten dat het generiek is en van toepassing zou moeten zijn op elk macromoleculair fasegescheiden systeem.
"We hebben een krachtig mechanisme gevonden om dingen op kleine schaal te verplaatsen. We kijken naar natuurlijke systemen om te begrijpen hoe dit de cellulaire fysiologie kan beïnvloeden, en ontwikkelen synthetische systemen om taken autonoom uit te voeren", aldus Dufresne.