Stel je een vloeistof voor die vanzelf zou kunnen bewegen. Geen menselijke inspanning of zwaartekracht nodig. Je zou het in een container plat op een tafel kunnen zetten, raak het op geen enkele manier aan, en het zou nog steeds stromen.

Brandeis-onderzoekers rapporteren in een nieuw artikel in Wetenschap dat ze de eerste stap hebben gezet in het creëren van een zelfaandrijvende vloeistof. De bevinding houdt de belofte in van het ontwikkelen van een geheel nieuwe klasse vloeistoffen die kan stromen zonder menselijke of mechanische inspanning. Een mogelijke toepassing in de echte wereld:olie kan mogelijk door een pijpleiding bewegen zonder te hoeven worden gepompt.

De onderzoekers werken bij Brandeis' Materials Research Science and Engineering Centre (MRSEC), onderdeel van een initiatief van de National Science Foundation om een ​​revolutionaire nieuwe klasse van materialen en machines te creëren die zijn gemaakt van biologische componenten.

De doorbraak gerapporteerd in het tijdschrift Wetenschap werd bereikt door in het laboratorium de ongelooflijk complexe reeks processen te reproduceren die cellen in staat stellen van vorm te veranderen en zich aan te passen aan hun omgeving. Cellen kunnen dit doen omdat de bouwstenen van de steigers - holle cilindrische buizen die microtubuli worden genoemd - in staat zijn tot zelftransformatie. De microtubuli groeien, krimpen, buigen en strekken, de onderliggende structuur van de cel veranderen.

De Brandeis-onderzoekers haalden microtubuli uit de hersenen van een koe en plaatsten ze in een waterige oplossing. Vervolgens voegden ze twee andere soorten moleculen toe die in cellen worden aangetroffen:kinesine en adenosinetrifosfaat (ATP).

De microtubuli zijn evenwijdig aan elkaar uitgelijnd. Een kinesinemolecuul kwam tussen hen in, verbindt ze als een band tussen spoorrails.

Gebruik van de ATP als brandstofbron, de kinesine begon te bewegen. De bovenkant ging in één richting, de bodem in een ander. De microtubuli schuiven van elkaar af, en de structuur brak uit elkaar.

Maar de microtubuli bleven niet lang vrij zwevend. Nieuwe kinesine kwam langs en bond elk aan een nieuwe partner.

Toen deze microtubuli bij elkaar kwamen en vervolgens uit elkaar gingen, verbazingwekkend, wervelende patronen ontstonden in de vloeistof. En voor de eerste keer ooit, het Brandeis-team was in staat om de wervelingen in dezelfde richting te laten bewegen, het creëren van een "coherente stroom" die ook de omringende vloeistof naar voren duwde.

Deze microtubule-kinesine-ATP-reactie is dezelfde die in cellen plaatsvindt, behalve in cellen is het veel ingewikkelder. Maar het veel vereenvoudigde model dat door de Brandeis-wetenschappers werd gemaakt, bereikte een soortgelijk effect. In wezen maakten ze gebruik van de kracht van de natuur om een ​​microscopisch kleine machine te maken die vloeistof kan verpompen.