(Phys.org) —In elke cel in je lichaam, kleine eiwitmotoren zwoegen weg om je op de been te houden. Bewegende spieren, delende cellen, DNA verdraaien - het zijn de werkpaarden van de biologie. Maar er is nog onduidelijkheid over hoe ze werken. Om biologen te helpen bij hun zoektocht naar meer, een team van bio-ingenieurs van Stanford heeft een reeks eiwitmotoren ontworpen die op afstand door licht kunnen worden bestuurd.

"Biologie zit vol met deze nanoschaalmachines die complexe taken kunnen uitvoeren, " zei Zev Bryant, een assistent-professor bio-engineering en leider van het team. "We willen begrijpen hoe ze chemische energie kunnen omzetten in mechanisch werk en hun specifieke taken in cellen kunnen uitvoeren."

Bryants team, waaronder promovendus Muneaki Nakamura, ontwierp blauwdrukken voor eiwitmotoren die zouden reageren op licht. DNA van verschillende organismen zoals varkens, slijmzwam en haver - de haver had de lichtdetectiemodule - de bio-ingenieurs creëerden DNA-codes voor elk van hun eiwitmotoren.

De op afstand bestuurbare nanomotoren zijn beschreven door Nakamura, Bryant en hun collega's in een krant die op 3 augustus online verscheen Natuur Nanotechnologie .Bij blootstelling aan licht, de nieuwe eiwitmotoren veranderen van richting of snelheid. "Het is een vrij fijne ruimtelijke controle; je kunt beslissen waar het licht is en waar het niet is en motoren aansturen op deze zeer verfijnde manier, "Zei Bryant. In staat zijn om de motoren in realtime te besturen, zou een zegen moeten zijn voor cel- en ontwikkelingsbiologen die krachten en beweging in levende wezens proberen te bestuderen.

"Het is een geheel nieuw project voor ons om ons in cellen en organismen te bewegen en nauwer samen te werken met biologen, ' zei Bryant. Nu hij en zijn team een ​​basisblauwdruk hebben, ze zullen deze motoren kunnen aanpassen voor biologen die specifieke taken onderzoeken.

"In een toekomstige fase van ons onderzoek, Ik hoop dat we celbiologen tools kunnen bieden waarmee ze heel specifiek de eigenschappen van moleculaire motoren in hun cellulaire context kunnen veranderen, ' zei Bryant.

Er is ook de mogelijkheid om de regelbare motoren buiten de biologie te gebruiken, in diagnostische apparaten, bijvoorbeeld. Bryant merkte op dat onderzoekers hebben gewerkt aan het benutten van moleculaire motoren om functies uit te voeren die vergelijkbaar zijn met hun biologische rollen, "het transporteren van moleculen, moleculen sorteren, en het concentreren van moleculen."

Maar eerst en vooral, Bryant herbouwt deze motoren - met functies die nog nooit eerder in de biologie zijn gezien - in een poging om hun ware aard te verlichten.

"Evolutie neemt een basisontwerp en maakt motoren die snel zijn en motoren die langzaam zijn en motoren die lange afstanden afleggen, Bryant zei. "We hebben geprobeerd verschillende motoren te bouwen en ons begrip echt uit te dagen door onszelf buiten wat al door evolutie is gedaan."