Investigadores de la Escuela de Ingeniería Cockrell de la Universidad de Texas en Austin han construido el más pequeño, minúsculo motor sintético más rápido y de mayor duración hasta la fecha. El nanomotor del equipo es un paso importante hacia el desarrollo de máquinas en miniatura que algún día podrían moverse por el cuerpo para administrar insulina a los diabéticos cuando sea necesario. o apuntar y tratar las células cancerosas sin dañar las células buenas.

Con el objetivo de impulsar estos dispositivos aún por inventar, Los ingenieros de UT Austin se enfocaron en construir un Nanomotor de ultrarrápida velocidad que puede convertir la energía eléctrica en movimiento mecánico en una escala 500 veces más pequeña que un grano de sal.

La profesora asistente de ingeniería mecánica Donglei "Emma" Fan dirigió un equipo de investigadores en el diseño exitoso, Montaje y prueba de un nanomotor de alto rendimiento en un entorno no biológico. El nanomotor de tres partes del equipo puede mezclar y bombear rápidamente productos bioquímicos y moverse a través de líquidos, que es importante para aplicaciones futuras. El estudio del equipo se publicó en la edición de abril de Comunicaciones de la naturaleza .

Fan y su equipo son los primeros en lograr el extremadamente difícil objetivo de diseñar un nanomotor con gran potencia motriz.

Con todas sus dimensiones por debajo de 1 micrómetro, el nanomotor podría caber dentro de una célula humana y es capaz de girar durante 15 horas continuas a una velocidad de 18, 000 RPM, la velocidad de un motor en un motor de avión a reacción. Los nanomotores comparables funcionan significativamente más lentamente, de 14 RPM a 500 RPM, y solo han girado durante unos segundos hasta unos minutos.

Viendo hacia adelante, Los nanomotores podrían avanzar en el campo de los sistemas nanoelectromecánicos (NEMS), un área enfocada en el desarrollo de máquinas en miniatura que sean más eficientes energéticamente y menos costosas de producir. En el futuro cercano, Los investigadores de la Escuela Cockrell creen que sus nanomotores podrían proporcionar un nuevo enfoque para la administración controlada de fármacos bioquímicos a las células vivas.

Para probar su capacidad para liberar drogas, los investigadores recubrieron la superficie del nanomotor con productos bioquímicos e iniciaron el hilado. Descubrieron que cuanto más rápido giraba el nanomotor, cuanto más rápido liberó las drogas.

"Pudimos establecer y controlar la tasa de liberación de moléculas mediante rotación mecánica, lo que significa que nuestro nanomotor es el primero de su tipo para controlar la liberación de fármacos de la superficie de las nanopartículas, "Creemos que ayudará a avanzar en el estudio de la administración de fármacos y las comunicaciones de célula a célula", dijo Fan.

Los investigadores abordan dos problemas importantes para los nanomotores hasta ahora:ensamblaje y controles. El equipo construyó y operó el nanomotor utilizando una técnica pendiente de patente que Fan inventó mientras estudiaba en la Universidad Johns Hopkins. La técnica se basa en campos eléctricos de CA y CC para ensamblar las piezas del nanomotor una a una.

En experimentos, los investigadores utilizaron la técnica para encender y apagar los nanomotores e impulsar la rotación en sentido horario o antihorario. Los investigadores descubrieron que podían colocar los nanomotores en un patrón y moverlos de forma sincronizada. lo que los hace más poderosos y les da más flexibilidad.

Fan y su equipo planean desarrollar nuevos controles mecánicos y sensores químicos que puedan integrarse en dispositivos nanoelectromecánicos. Pero primero planean probar sus nanomotores cerca de una célula viva, lo que permitirá a Fan medir cómo entregan moléculas de forma controlada.