Нанодвігателі - майбутнє медицини

Справжній прорив в медицині можуть забезпечити різні нанопріборов і сьогодні вже існує ряд таких мініатюрних пристроїв, але ефективного джерела живлення до такого роду приладів ще не розроблено. Вчені з Кембриджу трохи заповнили прогалини в цій області і представили мініатюрні двигуни, які працюють від зовнішнього джерела світла.

Робота нанодвігателя нагадує дію пружини, сам двигун складається з золотих наночасток, які тримаються на полімерному гелеобразном речовині, реагує на коливання температури. При нагріванні речовини лазером активну випаровування вологи, речовина починає стискатися (немов пружинить) - в результаті нанодвігатель накопичує енергію світла і зберігає її. Після відключення джерела світла - в даному випадку лазера - починається охолодження речовини і активне поглинання вологи. Накопичена енергія в результаті вивільняється, а золоті частинки служать для збільшення ефекту створюваної сили.

Порівняти розроблені Кембриджськими фахівцями пристрою можна з крихітними підводними човнами з кінофільму «Фантастична подорож», в якому міні-човни здійснили подорож по тілу людини, щоб прибрати з судин згусток крові, крім того, нанодвігателі мають досить великою силою щодо власної ваги і немов мурахи здатні переміщати великі «вантажі».

Розробники відзначають, що розширення речовини після відключення джерела світла відбувається вкрай швидко, що можна порівняти з мікроскопічним вибухом. До такого ефекту призводять певні сили, що виникають між молекулами речовини. Такі сили мають досить сильне прояв на мікроскопічному рівні, тоді як в звичайних умовах вони майже не проявляються. Фахівці відзначили, що саме такі сили допомагають гекконових ящірок лазити по вертикальних поверхнях, а також вниз головою - в цьому їм допомагають мільярди маленьких волосків на поверхні кінцівок.

Як зазначалося, нанодвігатель накопичує енергію світла, велика частина якої перетворюється в енергію тяжіння між молекулами гелю і золотими частинками. Коли енергія тяжіння обривається, сила вивільнення за рахунок золота, в кілька разів більше, в порівнянні зі звичайним стисненням матеріалу. За словами вчених, недоліком нанодвігателя на сьогоднішній день є те, що енергія вивільняється одночасно на всі боки і зараз зусилля наукового групи спрямовані на пошук способу, який допоміг би направити потік енергії в одному, потрібному напрямку.

Якщо вчені доб'ються своєї мети і зможуть управляти потоком енергії, що вивільняється в нанодвігателях, то такі пристрої підійдуть для управління Наноботів, що доставляють лікарські препарати до уражених органів або ділянок, а також для дистанційно керованих інструментів, які використовуються під час мікрохірургічних операцій.

На даний момент команда фахівців з Кембриджа розробляє на основі нанодвігателей керовані насоси і клапани для чіпів, які використовуються в біодатчіков і діагностичному обладнанні.

[1], [2], [3]