Levende cel opgeschud door botsende nanomotor

Levende cel opgeschud door botsende nanomotor

Voor de eerste keer hebben wetenschappers een nanomotortje in een levende cel gezet. Daar raast het motortje rond, tegen de inwendige structuren van de cel opknallend. Maar met een magnetisch veld is het voertuigje gecontroleerd te besturen.

De nanomotortjes zijn het werk van chemici van de Penn State Universiteit in Amerika. Ze schreven er deze week over in het vakblad Angewandte Chemie. Nanomotoren worden wel gezien als de medicijnkoeriers van de toekomst. Maar nog nooit eerder waren ze daadwerkelijk in een levende cel geplaatst.

Ultrasoon

De nanomotortjes zijn metalen staafjes van voornamelijk goud in de vorm van een raket. Ze zijn slechts drie micrometer groot. Het team, onder leiding van hoogleraar Thomas Mallouk, bestudeerde de motoren al langer maar nog nooit in cellen.

Tien jaar geleden ontwikkelden ze de eerste variant van de nanomotor, die chemisch aangedreven werd. Het raketje had een giftige brandstof nodig om te bewegen en kwam bovendien alleen vooruit in water. De wat stroperige vloeistof in menselijke cellen was te dik om doorheen te ploegen.

Toen ontdekte Mallouk en zijn collega’s dat het motortje de energie om te bewegen ook kan halen uit ultrasone geluidsgolven: geluid waarvan de frequentie zo hoog is dat mensen het niet kunnen horen. Voortstuwing door middel van ultrasone trillingen laat geen giftige stoffen achter en is krachtig genoeg om de raket in een dikkere vloeistof te laten bewegen.

Botsauto

In het experiment voegden het team de gouden buisjes toe aan een bakje met menselijke cellen, die de gouden deeltjes vanzelf opnamen. Door de cellen bloot te stellen aan ultrasone geluidsgolven kwamen de motoren in beweging en doorkruisten ze de cel.

De manier waarop de motortjes bewegen was te controleren met de frequentie van het ultrasoon geluid. Bij relatief lage frequenties bewogen de raketten gewoon rustig voorwaarts. Maar bij een ultrasone puls van hoge frequentie gedroegen de raketjes zich zoals botsauto’s op de kermis: ze raasden rond en botsten op tegen de inwendige structuren van de cel.

“Toen de nanomotors overal tegen opbotsten, zagen we dat er in de levende cellen interne reacties plaatsvinden die nog nooit iemand heeft gezien”, zegt Mallouk. In de toekomst kunnen de nanomotoren misschien wel helpen om op een nieuwe manier de cel te bestuderen.

Kanker

Gelukkig zit er ook nog een stuur op de doorgedraaide nanomotors. Doordat het raketje van metaal is laten de voertuigjes zich in de cel sturen door een magnetisch veld. Het team ontdekte bovendien dat elk motortje onafhankelijk van de andere motoren beweegt. Dat is een belangrijk aspect voor een toekomstige toepassing bij de behandeling van ziekten.

“Als je deze motoren kankercellen wil laten opzoeken en vernietigen, dan is het beter dat ze onafhankelijk van elkaar bewegen”, aldus Mallouk. “Je wil voorkomen dat een hele massa motoren achter elkaar aan in één richting beweegt.” Autonome beweging kan de motoren helpen om selectief de cellen te vernietigen waardoor ze opgenomen zijn.

Bron:

Wei Wang e.a., Acoustic Propulsion of Nanorod Motors Inside Living Cells. Angewandte Chemie International Edition, online publicatie op 10 februari 2014.

Dit nieuwsbericht verscheen 14 februari 2014 op Kennislink

Reageer