ナノモーターは医療の未来

様々なナノデバイスは医学における真のブレークスルーをもたらす可能性があり、今日では既にそのような小型デバイスが数多く存在しますが、それらのデバイスに有効な電源はまだ開発されていません。ケンブリッジ大学の科学者たちは、この分野の空白を少し埋め、外部光源で動作する小型エンジンを発表しました。

ナノモーターの動作はバネの働きに似ており、モーター自体は金ナノ粒子で構成されており、この金ナノ粒子は温度変化に反応するポリマーゲル状の物質に保持されています。物質がレーザーで加熱されると、水分が活発に蒸発し、物質は収縮し始めます（バネのように）。その結果、ナノモーターは光エネルギーを蓄積し、それを蓄えます。光源（この場合はレーザー）をオフにすると、物質は冷却し始め、水分を積極的に吸収します。その結果、蓄積されたエネルギーが放出され、金ナノ粒子は発生した力の効果を高めます。

ケンブリッジ大学の専門家たちが開発した装置は、映画『ファンタスティック・ボヤージュ』に登場する小型潜水艦に例えることができます。映画では、小型潜水艦が人体内部を航行し、血管内の血栓を除去します。さらに、ナノモーターは自重に比べて非常に大きな力を発揮し、アリのように大きな「荷物」を動かすことができます。

開発者らは、光源を消した後の物質の膨張が非常に速く、微視的な爆発に例えられると指摘しています。この現象は、物質の分子間に生じる特定の力によって引き起こされます。この力は微視的レベルではかなり強く現れますが、通常の状態ではほとんど現れません。専門家は、まさにこの力こそがヤモリが垂直面や逆さまに登るのを助けていると指摘しています。ヤモリの四肢表面に生えた何十億本もの小さな毛が、この作業を助けているのです。

前述の通り、ナノモーターは光エネルギーを蓄積し、その大部分はゲル分子と金粒子間の引力エネルギーに変換されます。引力エネルギーが破壊されると、金粒子による解放力は、従来の材料圧縮による力の数倍にもなります。科学者によると、現在のナノモーターの欠点は、エネルギーがあらゆる方向に同時に放出されることであり、現在、研究グループはエネルギーの流れを一方向に、つまり所望の方向に向ける方法を見つけることに取り組んでいます。

科学者たちが目標を達成し、ナノモーター内で放出されるエネルギーの流れを制御できるようになれば、そのような装置は、患部や臓器に薬剤を送達するナノボットの制御や、顕微手術中に用いられる遠隔操作器具の制御に利用できるようになるだろう。

ケンブリッジチームは現在、バイオセンサーや診断装置に使用されるチップ用のナノモーターベースの制御ポンプとバルブを開発しています。

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