Pulserende nanorør som kunstige hjertemuskler?
Nanorør, som kan udvide sig og trække sig sammen ved hjælp af koldt og varmt vand, kan potentielt bidrage til udviklingen af kunstige hjertemuskler. Af Sacha Louring
En gruppe kemikere fra Kina, Japan og Korea har designet et molekyle, som i vandig opløsning selvsamler sig til ringe, som ydermere selvsamler sig til spiralformede nanorør (se figur 1). I takt med selvsamlingen minimeres systemets energi.
Molekylerne er designet således at de vil binde vand fra opløsningen i midten af nanorørene. Nanorørene har en ydre diameter på 11 nm og en indre diameter på 4 nm, hvilket giver plads til nok til at vandet kan bindes til molekylerne på indersiden af nanorørene.
Når vandet varmes op, mister molekylerne imidlertid deres evne til at binde vandet. Eftersom der ikke længere skal være plads til vand i midten af nanorørene, trækker molekylerne sig sammen, hvorved den ydre diameter af nanorørene skrumper til 7 nm mens den indre diameter skrumper til 3 nm.
Når vandet køles ned igen, vil molekylerne igen binde vand i midten af nanorørene, hvorved de udvider sig på ny. Nanorørene kan dermed udvide sig og trække sig sammen et utal af gange uden at blive ødelagt. Kemikerne har desuden bemærket, at nanorørenes spiralretning ændrer sig i takt med deres udvidelse og sammentrækning.
Figur 1: Øverst til venstre ses et nanorør fra toppen. Det ses, at røret består af en samling af molekyler. Nederst til venstre ses det spiralformede nanorør fra siden. Øverst til højre ses nanorøret fra toppen, efter det har trukket sig sammen pga. opvarmning af vandet. Nederst til højre ses det sammentrukne nanorør, hvis spiralretning har ændret sig, fra siden. ?H betyder ”ændring i entalpi”, hvilket beskriver en ændring i systemets energi (her forårsaget af opvarmning af vandet).
Kemikerne har yderligere demonstreret, at det er muligt vha. hydrofobe (vandskyende) interaktioner at binde C60 molekyler (se infoboks) i midten af nanorørene. Når opløsningen varmes op og nanorørene trækker sig sammen, bliver pladsen trang, således at C60 molekylerne begynder at interagere med hinanden og nogle af dem skubbes ud af rørene.
| Infoboks: C60 molekyler består af 60 kulstofatomer, som er sammensat i et gitter af femkanter og sekskanter, svarende til mønstret på en fodbold. Molekylerne kaldes også Buckyballs eller fullerener. | |
Mekanismen, hvormed molekyler eller partikler kan flyttes rundt vha. sammentrækninger og udvidelser minder om hjertemusklens pumpefunktion. Opdagelsen af denne nye type nanorør kan dermed være et skridt på vejen til at skabe kunstige hjertemuskelceller. De pulserende nanorør kan ligeledes have potentiale indenfor ”drug delivery” (se infoboks).
Infoboks: ”Drug delivery” betegner en medicineringsmetode, hvormed et givent medikament transporteres rundt inde i kroppen i en skal, som først frigiver medikamentet, når den er på det rette sted i kroppen. Indenfor nanovidenskab forskes der intensivt i udviklingen af denne mekanisme.
| |
Oprindelig nyhed: http://phys.org/news/2012-09-chemists-nanotube.html