Ga naar hoofdinhoud

Sperma voor aandrijving microrobot

Het Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden heeft met succes een nieuwe aandrijving voor een microrobot getest. Voor het eerst werden zaadcellen als motor gebruikt. Zij drijven microbuisjes van opgerolde magnetische lagen aan en worden op afstand met een magnetisch veld gestuurd.

De micro buisjes zijn veelbelovend voor biomedische toepassingen. Hiervoor moeten de microbuisjes zelf, maar ook de aandrijving en besturingseenheid bestand zijn tegen biologische invloeden en onschadelijk voor levende organismen. Op zoek naar deze aandrijfsystemen hebben de onderzoekers in de natuur naar voorbeelden gekeken en nu voor het eerst sperma als motor gebruikt.

Uitdagingen

In het begin bestond de technologische uitdaging erin, dat de grootte en de vorm van de micro buisjes zo moesten worden gekozen, dat de kop van het zaadcelletje precies in het buisje paste. Tegelijkertijd moest de bewegingsvrijheid van het achterste, beweeglijke deel zo min mogelijk worden beperkt.

De buisjes worden geproduceerd door het oprollen van dunne laagjes, waarbij afhankelijk van de toepassing, totaal verschillende materialen kunnen worden gebruikt. Om afstandsbediening door een magneetveld mogelijk te maken, worden magnetische lagen mee ingerold. De omhulde zaadcellen richten zich dan in de richting van een aangelegd magnetisch veld en bewegen doelgericht.

Toepassingen

Sperma-aandrijving voor microrobots 2
Het principe van de zaadcel biomotor: een zaadcel wordt ‘gevangen’ in een magnetisch microbuisje en is vervolgens op afstand te besturen door de magnetische veldlijnen van een magneet

De methode van besturing door een uitwendig magnetisch veld werd al met succes toegepast, om met zaadcellen gevulde microbuisjes te scheiden van vrij zwemmende cellen. Met de bio-compatible aandrijving en de magnetische afstandsbediening worden deze microbuisjes waarschijnlijk interessant voor biomedische toepassingen.

Vooral op dit gebied heeft het gebruik van spermacellen als aandrijving voordelen, omdat deze biologisch compatibel zijn, eenvoudig te gebruiken en geen externe energievoorziening nodig hebben. Ze kunnen ook zwemmen door hoogviskeuze vloeistoffen.

Nieuwe ideeën

Behalve het gebruik van sperma als biomotor zien de onderzoekers een andere toepassing van de nieuwste onderzoeksresultaten: de magnetische afstandsbesturing van sperma bij de bevruchting van eicellen direct in het levende organisme. De experimenten werden tot nu toe uitgevoerd met rundersperma, maar in principe is de methode geschikt voor zaadcellen van alle zoogdieren. Ook bij de mens zou de magnetische afstandsbediening bij toepassing van de noodzakelijke kunstmatige bevruchting behulpzaam kunnen zijn.

De onderzoekers in Dresden rollen al langer dunne laagjes op tot minibuisjes en haalden in het verleden al met nieuwe ideeën de voorpagina’s. In 2011 kwamen de minibuisjes als kleinste, door mensenhand vervaardigde straalaandrijving in het Guinness Book of Records.

Later werd de magnetische toevoeging gebruikt voor besturing van buiten af, werden ze voorgesteld als elektrodemateriaal voor lithium-ion batterijen, als nanocontainer voor het transport van deeltjes in een vloeistof, gevuld met celculturen en als mini laboratorium geïntegreerd in chips.

Dus mocht u in de toekomst nog ergens een probleempje mee hebben: probeer het eens met een magneet!

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven