Boren ter grootte van een molecuul doen de schade waarvoor ze zijn ontworpen. Dat is slecht nieuws voor ziekte.

Wetenschappers aan de Rice University, Biola University en het Texas A&M Health Science Center hebben verder bevestigd dat hun moleculaire motoren, door licht geactiveerde rotoren die tot 3 miljoen keer per seconde ronddraaien, kan zich richten op zieke cellen en ze binnen enkele minuten doden.

Het team onder leiding van Biola moleculair biochemicus Richard Gunasekera en Rice chemicus James Tour toonde aan dat hun motoren zeer effectief zijn in het vernietigen van cellen in drie meercellige testorganismen:wormen, plankton en muizen.

Een onderzoek in het tijdschrift ACS Applied Materials &Interfaces van de American Chemical Society laat zien dat de motoren bij alle drie de soorten weefsels in verschillende mate hebben beschadigd. Het tijdschrift is van plan om het papier aan te wijzen als een open-access ACS Editors' Choice.

Het oorspronkelijke doel van het project was om zich te richten op resistente bacteriën, kanker en andere ziekteverwekkende cellen en vernietigen ze zonder aangrenzende gezonde cellen te beschadigen. Tour heeft betoogd dat cellen en bacteriën geen enkele mogelijke verdediging hebben tegen een nanomechanische boorkracht die sterk genoeg is om door hun muren te slaan.

"Nu is het naar een heel nieuw niveau getild, " zei Tour. "Het werk hier laat zien dat hele organismen, zoals kleine wormen en watervlooien, kunnen worden gedood door nanomachines die erin boren. Dit is niet alleen eencellige dood, maar hele organisme, met celdood in de miljoenen.

"Ze kunnen ook worden gebruikt om in de huid te boren, waardoor het nut suggereert bij de behandeling van zaken als pre-melanoom, " hij zei.

De onderzoekers zagen in elk van de drie modellen verschillende effecten. In de worm, C. elegans , de snelle motoren veroorzaakten een snelle depigmentatie, aangezien de motoren eerst nanomechanische verstoring van cellen en weefsels veroorzaakten. In het plankton, Daphnia, de motoren eerst uiteengereten buitenste ledematen. In beide gevallen, na een paar dagen, de meeste of alle organismen stierven.

Voor muismodellen, onderzoekers pasten de nanomachines toe in een actuele oplossing op de huid. Het activeren van de snelle motoren veroorzaakte laesies en ulceraties, het aantonen van hun vermogen om te functioneren in grotere dieren.

"Dat de huid van een muis verandert als gevolg van het 'boren' door de nanomachines, is misschien wel een van de meest interessante aspecten van het onderzoek voor wetenschappers, zei Gunasekera, een adjunct-faculteitslid en voormalig gastwetenschapper bij Rice en momenteel associate dean en hoogleraar biochemie bij Biola. Hij is co-hoofdauteur van het artikel met Thushara Galbadage, een universitair hoofddocent volksgezondheid bij Biola.

"Het zou een directe lokale behandeling kunnen betekenen voor huidaandoeningen zoals melanomen, eczeem en andere huidziekten, " zei Gunasekera. "Dit artikel is belangrijk omdat het de eerste test is van nanomachines waarbij we de effectiviteit ervan in vivo hebben bewezen. Alle andere onderzoeken die tot nu toe zijn gedaan, zijn gedaan in vitro ."

Hij suggereerde dat de motoren kunnen worden gebruikt voor therapeutische bestrijding van parasieten en voor lokale behandeling van ziekten zoals huidkanker.