Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mikrospinne

02.09.2011
Polymerisationsreaktion treibt Mikromotoren an

Noch ist es Science Fiction, aber vielleicht in absehbarer Zukunft Realität: Nanoroboter, die im Körper Tumorzellen zerstören und Verstopfungen aus unseren Arterien kratzen oder mikroskopisch kleine „Fabriken“, in denen Nanomaschinen winzige Strukturen für miniaturisierte Bauteile herstellen.


Mikromotor aus einer halb aus Gold, halb aus Siliciumdioxid bestehenden Kugel (c) Wiley-VCH

Nanomotoren könnten Pharmaka rascher zu bestimmten Zielorganen transportieren oder Analytmoleküle durch die winzigen Kanäle von Diagnostiksystemen im Mikrochipformat lotsen. Ayusman Sen und seine Mitarbeiter von der Pennsylvania State University (USA) beschreiben in der Zeitschrift Angewandte Chemie nun einen neuen Typ Mikromotor, der durch eine Polymerisationsreaktion angetrieben wird und wie eine Mikrospinne feine Fäden hinterlässt.

Die Motoren bestehen aus knapp einen Mikrometer großen Kügelchen, halb aus Gold, halb aus Siliciumdioxid. Auf der Siliciumdioxid-Oberfläche lassen sich Katalysatormoleküle (ein so genannter Grubbs-Katalysator) anknüpfen, die Polymerisationen katalysieren. Sen und sein Team verwenden Norbornen als Monomer. Unter Ringöffnung reiht der Katalysator diese Monomere zu langen Kettenmolekülen aneinander.

Sobald die Reaktion anläuft, kommen die Kügelchen in der umgebenden Flüssigkeit ordentlich in Fahrt. Aber wie kann eine solche Reaktion eine Bewegung hervorrufen? Erfolgsgeheimnis sind die zwei unterschiedlichen Hälften der Kügelchen. Nur auf der Seite, auf der die Katalysatormoleküle sitzen, wird Monomer verbraucht. Die Monomerkonzentration nimmt ab und wird hier geringer als um die katalysatorfreie Goldhälfte herum. Diese Konzentrationsunterschiede erzeugen einen osmotischen Druck, der einen winzigen Strom von Lösungsmittelmolekülen in Richtung der Stellen mit höherer Monomerkonzentration hervorruft, also in Richtung Goldhälfte. Diese Mini-Strömung treibt den kleinen Motor in die entgegengesetzte Richtung.

Körperzellen, beispielsweise in der Embryogenese, und bestimmte einzellige Lebewesen können Konzentrationsgradienten von Botenstoffen oder Nährstoffen folgen, ein Phänomen, das man Chemotaxis nennt. Zu einer solch gerichteten Bewegung sind auch die neuen kleinen Motoren fähig. Die Wissenschaftler verwendeten mit Norbornen gefüllte Gele, aus denen das Norbornen-Monomer langsam heraussickerte. Die Mikromotoren „spüren“ dies und bewegen sich auf das Gel zu, folgen also wie Einzeller einem Nährstoffgradienten. Der Grund liegt darin, dass die Polymerisation umso rascher läuft, je mehr Monomer sich in der Nähe des Katalysators befindet. Umso stärker wird aber auch die lokale Strömung, die das Kügelchen antreibt.

Es ist also möglich, die Mikromotoren auf ein Ziel hin zu lenken. In einem Lösungsmittel, in dem das entstehende Polymer unlöslich ist, könnte dieses entlang der zurückgelegten Strecke abgelagert werden – wie eine Mikrospinne, die ein Netz webt. Die Mikromotoren könnten auch so ausgelegt werden, dass sie Fehlstellen und Risse detektieren, sich dorthin bewegen und diese mit Polymer verschließen.

Angewandte Chemie: Presseinfo 34/2011

Autor: Ayusman Sen, Pennsylvania State University, University Park (USA), http://research.chem.psu.edu/axsgroup/dr_sen.html

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201103565

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie