Kunstmatige motoren bootsen spiereiwitten na en openen nieuwe wegen in de nanotechnologie

Wetenschappers hebben een kunstmatige motor gebouwd die in staat is de natuurlijke mechanismen na te bootsen die het leven aandrijven. Net als de eiwitten in onze spieren, die chemische energie omzetten in kracht om ons in staat te stellen dagelijkse taken uit te voeren, gebruiken deze kleine rotatiemotoren chemische energie om kracht te genereren, energie op te slaan en taken op een vergelijkbare manier uit te voeren.

De bevinding, van de Universiteit van Manchester en de Universiteit van Straatsburg en gepubliceerd in het journaal Natuurbiedt nieuwe inzichten in de fundamentele processen die het leven op moleculair niveau aansturen en zou deuren kunnen openen voor toepassingen in de geneeskunde, energieopslag en nanotechnologie.

“De biologie maakt gebruik van chemisch aangedreven moleculaire machines voor elk biologisch proces, zoals het transporteren van chemicaliën door de cel, informatieverwerking of reproductie. Door de natuur op nanoschaalniveau te repliceren, kunnen we geheel nieuwe materialen ontwerpen met zeer specifieke functies die in de natuur niet bestaan. Het bouwen hiervan buiten de natuur geeft ons ook meer eenvoud en controle over de functies en toepassingen ervan”, zegt professor David Leigh, hoofdonderzoeker van de Universiteit van Manchester.

De kunstmatige rotatiemotoren zijn ongelooflijk klein – veel kleiner dan een lok mensenhaar. Ze zijn ingebed in polymeerketens van een synthetische gel en wanneer ze worden gevoed, werken ze als miniatuurautomotoren, waarbij ze de brandstof omzetten in afvalproducten, terwijl ze de energie gebruiken om de motor te laten draaien.

Door de rotatie worden de moleculaire ketens van de gel verdraaid, waardoor de gel krimpt en de energie wordt opgeslagen, net zoals het wikkelen als een elastische band. De opgeslagen energie kan vervolgens worden vrijgegeven om taken uit te voeren.

Tot nu toe hebben de wetenschappers het vermogen van de motor aangetoond om gaten van microngrootte te openen en te sluiten en chemische reacties te versnellen.

Professor Leigh voegde eraan toe: “Het nabootsen van de door chemische energie aangedreven systemen die in de natuur voorkomen, helpt niet alleen ons begrip van het leven, maar zou ook de deur kunnen openen naar revolutionaire vooruitgang in de geneeskunde, energie en nanotechnologie.”