De ingenieurs van Sheffield zorgen voor een grote doorbraak in de ontwikkeling van 'micro-raketten' van zijde die veilig kunnen worden gebruikt in biologische omgevingen.

Door gebruik te maken van een innovatieve 3D-inkjetprintmethode, Onderzoekers van Chemical and Biological Engineering aan de Universiteit van Sheffield hebben de grootste stap tot nu toe gezet in het produceren van microscopische zijden zwemtoestellen die biologisch afbreekbaar en onschadelijk zijn voor een biologisch systeem.

Dit betekent dat deze apparaten het potentieel hebben om in de toekomst in het menselijk lichaam te worden gebruikt voor toepassingen zoals het toedienen van medicijnen en het lokaliseren van kankercellen.

Met deze nieuwe techniek kunnen de onderzoekers veiliger, niet-giftige materialen, wat betekent dat de microraketten geen levend weefsel of biologische omgeving zullen schaden of verwonden. Dit is een belangrijke ontwikkeling, aangezien eerdere apparaten duur waren om te produceren, ingewikkeld te vervaardigen en gemaakt van polystyreen kralen, koolstof nanobuisjes of metalen die bedekt moeten zijn met een katalysatorlaag (zoals platina) om succesvol te kunnen zwemmen, deze apparaten zijn meestal minder vriendelijk voor de biologische omgeving waarin ze worden geplaatst.

De raketten zijn slechts 300 micron lang en 100 micron in diameter, de dikte van een enkel mensenhaar, en hun eigen stuwkracht creëren, waardoor ze kunnen 'zwemmen' door elke biovloeistof die de brandstof bevat.

Dit is de eerste keer dat deze microraketten zijn geproduceerd met behulp van een nieuwe reactieve inkjetprintmethode, met behulp van een oplossing van opgeloste zijde gemengd met een enzym. Deze oplossing wordt vervolgens in een 3D-inkjetprinter geplaatst, die, vergelijkbaar met normaal inkjetprinten, bouwt inktlagen op om een ​​kolom van de raket te creëren.

Door methanol op de gedrukte oplossing te drukken, wordt een reactie geactiveerd die een stijve raketvorm vormt die het enzym opsluit in een zijden roosterstructuur. Dit enzym werkt als een katalysator, reageren met brandstofmoleculen om bellen te produceren die de raket voortstuwen.

Met behulp van een enzym als katalysator en zijde om de raket te vormen, produceert een veel veiliger apparaat dat biologisch afbreekbaar is, goedkoper en eenvoudiger te maken, het wegnemen van een belangrijke barrière voor microraketten die buiten het laboratorium werkelijkheid worden.

Dr Xiubo Zhao, van het Department of Chemical and Biological Engineering in Sheffield stelt:"Door gebruik te maken van een natuurlijk enzym zoals catalase en zijde, die volledig biologisch afbreekbaar zijn, onze apparaten zijn veel meer biocompatibel dan eerdere zwemapparaten."

"De inkjetprinttechniek stelt ons ook in staat om de vorm van een raket digitaal te definiëren voordat deze wordt geproduceerd. Dit maakt het een stuk eenvoudiger om de vorm te optimaliseren om de manier waarop het apparaat zwemt te controleren."

Het onderzoek werd gefinancierd door subsidies van de Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC). Het artikel 'Reactive inkjet printing of biocompatible enzyme powered silk micro-raketten' werd gepubliceerd in: Klein vandaag.