Kunstige cilia:Forskere udvikler nanostruktureret transportsystem

I milliarder af år, bakterier bevæger sig ved hjælp af cilia. Disse fremdrivende organeller er allestedsnærværende, og de findes endda i næsten enhver menneskelig celle. Efter de naturlige paragon-forskere ved Kiel Universitet konstruerede molekyler, der efterligner disse små, hårlignende strukturer. Autonomt bevægende kunstige organeller og en mere effektiv produktion af kemiske forbindelser kan nu være inden for rækkevidde. Forskerne har for nylig offentliggjort deres resultater i det videnskabelige tidsskrift European Journal of Organic Chemistry .

Cilia, eller cilieret epitel, dække vores luftveje som en græsplæne. I vores svælg og næseslimhinde er de ansvarlige for kontinuerligt at transportere slim og partikler indlejret deri mod vores hals. (bortset fra storrygere, hvis cilia blev ødelagt af nikotin og tjære.) Tobias Tellkamp og professor Rainer Herges er nu kommet et skridt tættere på deres mål om kunstigt at reproducere dette biologiske transportsystem med omskiftelige molekyler.

Molekyler, der vrikker, når de udsættes for lys, er kendt i lang tid. Men rettet bevægelse havde ikke været mulig indtil nu, fordi frem og tilbage bevægelse ophæver hinanden. For at opnå en nettoforskydning, cilia skal kun slå til den ene side. Anvender et trick inden for den molekylære konstruktion, kemikerne fra Kiel University's Collaborative Research Center 677 "Function by Switching" løste dette problem:Desuden, at få de molekylære cilia op at køre, videnskabsmændene fikserede dem på en overflade. "Vi satte en slags molekylær sugekop på kontakterne", projektleder Herges forklarer.

Undersøgelser har vist, at denne sugekop klæber meget godt til guldoverflader. Holdet af videnskabsmænd observerede, at molekylerne selv samler sig selv på overfladen, tæt pakket, side om side som appelsiner på en hylde. "Sugekopperne klæber til overfladen, men de er stadig mobile og tiltrækker hinanden, " forklarer ph.d.-kandidat Tellkamp. På den måde dannes et kunstigt epitel.

Det næste logiske skridt er at finde ud af, om det kunstige epitel fungerer meget på samme måde som vores næseslimhinde. I samarbejde med prof. Olaf Magnussen i Fysisk Institut ved Kiel Universitet vil atomkraftmikroskopi (AFM) blive brugt til at visualisere det lysdrevne, rettet transport af nanoskopiske partikler.

De seneste resultater er særligt interessante, ikke kun med hensyn til grundforskning. Med kunstigt cilierede epitel, en molekylær nano-fabrikation synes mulig - maskiner af molekylær størrelse ville bygge andre maskiner ved at placere kemiske produkter specifikt og præcist. Hele produktionsanlæg kunne således passe ind på en lille chip. Andre tænkelige anvendelsesområder omfatter kunstige organeller udstyret med molekylære cilia, der styres af en ekstern stimulus; eller i en længere fremtid, de kunne operere autonomt i blodbanen og transportere medicin til stedet for en sygdom.