Als je dacht dat het meest indrukwekkende nieuws in krimpende technologie tegenwoordig slimme horloges waren, denk nog eens na. Wetenschappers zwoegen stilletjes in hun laboratoria om robots te maken die slechts nanometers – miljardsten van een meter – lang zijn, klein genoeg om in het menselijk lichaam en mogelijk in menselijke cellen te manoeuvreren. De impact van deze wonderbaarlijke microscopische machines op de geneeskunde kan alleen maar worden voorgesteld, maar het lijdt geen twijfel dat het aanzienlijk zal zijn.

Een van de eerste stappen bij het maken van deze robots is uitzoeken hoe je ze kunt laten bewegen. In een paper gepubliceerd in het juni 2014 nummer van ACS Nano , een Israëlisch en Duits team hebben aangekondigd dat ze erin zijn geslaagd een kleine schroefvormige propeller te maken die in een gelachtige vloeistof kan bewegen, het nabootsen van de omgeving in een levend organisme. Het team bestaat uit onderzoekers van het Technion-Israel Institute of Technology's Russell Berrie Nanotechnology Institute, het Max Planck Instituut voor Intelligente Systemen, en het Instituut voor Fysische Chemie aan de Universiteit van Stuttgart, Duitsland.

Het filament waaruit de propeller bestaat, gemaakt van silica en nikkel, is slechts 70 nm in diameter; de gehele propeller is 400 nm lang. (Een nanometer is een miljardste van een meter.) "Als je de diameter van de [nanopropellers] vergelijkt met een menselijke bloedcel, dan zijn de [propellers] 100 keer kleiner, " zei Peer Fischer, een lid van het onderzoeksteam en hoofd van de Micro, nano, en Molecular Systems Lab aan het Max Planck Institute for Intelligent Systems. Ze zijn zo klein, in feite, dat hun beweging kan worden beïnvloed door de beweging van nabijgelegen moleculen (bekend als Brownse beweging).

Het team wist al dat kleine propellers goed door water konden bewegen, maar om te testen of ze door levende organismen konden bewegen, ze kozen voor hyaluronzuur, een materiaal dat overal in het menselijk lichaam voorkomt, inclusief de synoviale vloeistoffen in de gewrichten en het glasvocht in uw oogbol. De hyaluronangel bevat een netwerk van lange eiwitten die polymeren worden genoemd; de polymeren zijn groot genoeg om te voorkomen dat propellers ter grootte van een micrometer veel bewegen. Maar de openingen zijn groot genoeg om objecten ter grootte van een nanometer door te laten. De wetenschappers waren in staat om de beweging van de propellers te regelen met behulp van een relatief zwak roterend magnetisch veld.

De bevindingen waren enigszins verrassend. Het team verwachtte dat ze moeite zouden hebben om de beweging van de nanopropellers te controleren, omdat ze op hun grootte worden beheerst door diffusie, net alsof het moleculen zijn. Maar omdat de nanopropellers even groot zijn als het gaas in de gel, ze "vertonen feitelijk aanzienlijk verbeterde voortstuwingssnelheden, het overschrijden van de hoogste snelheden gemeten in glycerine in vergelijking met micro-propellers, die een zeer lage of verwaarloosbare voortstuwing vertonen, " zei co-auteur van de studie, universitair hoofddocent Alex Leshanksy van de Technion-faculteit Chemische Technologie.

Hoewel de nanopropellers verbazingwekkend zijn vanwege hun technische complexiteit, de echte betekenis is hoe ze de geneeskunde kunnen beïnvloeden. "Je kunt nu denken aan gerichte toepassingen, bijvoorbeeld in het oog waar ze naar een precieze locatie op het netvlies kunnen worden verplaatst, ", zegt Fischer. Wetenschappers kunnen ook "actieve moleculen" aan de uiteinden van de propellers bevestigen, of gebruik de propellers om kleine doses straling af te geven. De toepassingen lijken breed, gevarieerd, en spannend.