ooit afgevraagd hoe een moleculaire nanomotor werkt bij het repareren van DNA of het transporteren van materiaal zoals organellen in de cel? Typisch, nanomotoren bewegen langs biopolymeerfilamenten om hun taken in de cel uit te voeren. Om dit te doen, ze gebruiken de energie van chemische reacties afkomstig van hun omgeving om zichzelf voort te stuwen. In een nieuwe studie gepubliceerd in EPJ E , Mu-Jie Huang en Raymond Kapral van de Universiteit van Toronto in Ontario, Canada laat zien dat kleine synthetische motoren zich kunnen hechten aan polymere filamenten en - in tegenstelling tot wat eerdere onderzoeken aantoonden - meebewegen zonder hun vorm of de richting waarin ze wilden bewegen te veranderen. Dit maakt het mogelijk om de stoffen die ze transporteren effectief af te leveren, zoals geneesmiddelen tegen kanker of anti-vervuilers.

Het team heeft deze nanomotoren ontworpen om te bewegen met behulp van de ruimtelijke variaties van de concentraties van chemische soorten die ze zelf produceren door middel van chemische reacties op hun oppervlak. De belangrijkste verbetering die de bevindingen van dit onderzoek met zich meebrengen, is dat zelfs zeer kleine synthetische motoren - mogelijk op de moleculaire schaal van Angstrom, een tien miljardste van een meter kan efficiënt werken zonder te lijden aan snel tuimelen en verlies van initiële richting.

De auteurs bestudeerden de bewegingen van deze nanomotoren op een filament omgeven door oplosmiddel door een grofkorrelig biomimetisch model te creëren met alle chemische soorten als deeltjes, namelijk, oplosmiddel moleculen, de moleculaire bouwstenen van de gloeidraad en de motoren zelf. Het voordeel:deze benadering houdt rekening met verstoringen die voortvloeien uit de willekeurige bewegingen van de oplosmiddelmoleculen en voor macroscopische vloeistofstromen van oplosmiddelen die de motorbeweging vergezellen.

Ze ontdekten dat de lokale concentratie van katalytisch product die hun beweging helpt voeden, leidt tot een omkering van de richting van de collectieve beweging van nanomotoren, mits de concentratie hoog genoeg is. Het werk belooft verder onderzoek naar gericht vrachtvervoer te stimuleren.