Al miljarden jaren, bacteriën bewegen mee met behulp van trilhaartjes. Deze voortstuwende organellen zijn alomtegenwoordig en worden zelfs in bijna elke menselijke cel aangetroffen. In navolging van de natuurtalenten construeerden wetenschappers van de Universiteit van Kiel moleculen die deze kleine, haarachtige structuren. Autonoom bewegende kunstmatige organellen en een efficiëntere productie van chemische verbindingen zouden nu binnen handbereik kunnen zijn. De onderzoekers publiceerden onlangs hun resultaten in het wetenschappelijke tijdschrift European Journal of Organic Chemistry .

trilhaar, of trilhaarepitheel, bedekken onze luchtwegen als een gazon. In onze keelholte en neusslijmvlies zijn ze verantwoordelijk voor het continu transporteren van slijm en daarin ingebedde deeltjes naar onze keel. (behalve voor zware rokers, waarvan de trilharen werden vernietigd door nicotine en teer.) Tobias Tellkamp en professor Rainer Herges zijn nu een stap dichter bij hun doel om dit biologische transportsysteem kunstmatig te reproduceren met schakelbare moleculen.

Moleculen die wiebelen bij blootstelling aan licht zijn al lang bekend. Maar gerichte beweging was tot nu toe niet mogelijk omdat heen en weer bewegen elkaar opheffen. Om een ​​netto verplaatsing te bereiken, de trilharen mogen slechts naar één kant slaan. Een truc toepassen binnen de moleculaire constructie, de chemici van het Collaborative Research Center 677 "Function by Switching" van de Kiel University hebben dit probleem opgelost:bovendien, om die moleculaire trilhaartjes op gang te krijgen, de wetenschappers bevestigden ze op een oppervlak. "We hebben een soort moleculaire zuignap op de schakelaars bevestigd", legt projectleider Herges uit.

Studies hebben aangetoond dat deze zuignap zeer goed hecht op gouden oppervlakken. Het team van wetenschappers merkte op dat de moleculen zichzelf autonoom op het oppervlak assembleren, dicht opeengepakt, naast elkaar als sinaasappels op een plank. "De zuignappen hechten aan het oppervlak, maar ze zijn nog steeds mobiel en trekken elkaar aan, ", vertelt promovendus Tellkamp. Op deze manier een kunstmatig epitheel wordt gevormd.

De volgende logische stap is om uit te zoeken of het kunstmatige epitheel ongeveer hetzelfde werkt als ons neusslijmvlies. In samenwerking met Prof. Olaf Magnussen van de afdeling Natuurkunde van de Universiteit van Kiel zal atoomkrachtmicroscopie (AFM) worden gebruikt om de door licht gestuurde, gericht transport van nanoscopische deeltjes.

De recente bevindingen zijn bijzonder interessant, niet alleen op het gebied van fundamenteel onderzoek. Met kunstmatig trilhaarepitheel, een moleculaire nanofabricage lijkt mogelijk - machines van moleculaire grootte zouden andere machines bouwen door chemische producten specifiek en nauwkeurig te positioneren. Zo zouden hele productie-installaties op een piepklein chipje passen. Andere denkbare toepassingsgebieden zijn kunstmatige organellen die zijn uitgerust met moleculaire trilhaartjes die worden aangestuurd door een externe stimulus; of in de verre toekomst, ze konden autonoom opereren in de bloedbaan en medicijnen naar de plaats van een ziekte brengen.