Onderzoekers van de Universiteit van Californië, San Diego heeft aangetoond dat een micromotor aangedreven door maagzuur een bubbel-aangedreven rit in een muis kan maken. Deze kleine motoren, elk ongeveer een vijfde van de breedte van een mensenhaar, kan op een dag een veiligere en efficiëntere manier bieden om medicijnen toe te dienen of tumoren te diagnosticeren.

Het experiment is het eerste dat aantoont dat deze micromotoren veilig kunnen werken in een levend dier, zeiden professoren Joseph Wang en Liangfang Zhang van de afdeling NanoEngineering van de UC San Diego Jacobs School of Engineering.

Wang, Zhang en anderen hebben geëxperimenteerd met verschillende ontwerpen en brandstofsystemen voor micromotoren die in water kunnen reizen, bloed en andere lichaamsvloeistoffen in het laboratorium. "Maar dit is het eerste voorbeeld van het laden en lossen van een lading in vivo, " zei Wang. "We dachten dat het de logische uitbreiding was van het werk dat we hebben gedaan, om te zien of deze motoren in maagzuur kunnen zwemmen."

Maagzuur reageert met het zinklichaam van de motoren om een ​​stroom waterstofmicrobellen te genereren die de motoren voortstuwen. In hun studie gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano , de onderzoekers melden dat de motoren zich stevig in de maagwand van muizen nestelden. Omdat de zinkmotoren worden opgelost door het zuur, ze verdwijnen binnen een paar dagen en laten geen giftige chemische sporen achter.

Toen ze de motoren laadden met een test "payload" van gouden nanodeeltjes, Wang, Zhang en hun collega's ontdekten dat meer van deze deeltjes de maagwand bereikten wanneer ze door de motoren werden gedragen, vergeleken met wanneer de deeltjes alleen werden ingeslikt. De motoren leverden 168 nanogram goud per gram maagweefsel, vergeleken met de 53,6 nanogram per gram die via de traditionele orale route werd afgeleverd.

"Dit eerste werk verifieert dat deze motor kan functioneren in een echt dier en veilig is om te gebruiken, " zei Zhang.

In het experiment, de muizen slikten minuscule druppels oplossing met honderden micromotoren. De motoren worden actief zodra ze het maagzuur raken en zoomen met een snelheid van 60 micrometer per seconde naar het maagslijmvlies. Ze kunnen zich zo tot 10 minuten voortbewegen.

Deze voortstuwende uitbarsting verbeterde hoe goed de kegelvormige motoren konden doordringen en vastkleven in de slijmlaag die de maagwand bedekt, legde Zhang uit. "Het is de motor die in deze stroperige laag kan slaan en daar kan blijven, wat een voordeel is ten opzichte van meer passieve bezorgsystemen, " hij zei.

De onderzoekers ontdekten dat bijna vier keer zoveel zinkmicromotoren hun weg naar de maagwand vonden in vergelijking met op platina gebaseerde micromotoren, die niet reageren met en niet gevoed kunnen worden door maagzuur.

Wang zei dat het mogelijk is om navigatiemogelijkheden en andere functies aan de motoren toe te voegen, om hun targetingpotentieel te vergroten. Nu zijn team heeft aangetoond dat de motoren werken bij levende dieren, hij merkte, vergelijkbare nanomachines kunnen binnenkort een verscheidenheid aan toepassingen vinden, waaronder medicijnafgifte, diagnostiek, nanochirurgie en biopsieën van moeilijk bereikbare tumoren.