Un nuovo tipo di micromotore, alimentato da ultrasuoni e guidato da magneti, può muoversi intorno a singole cellule e particelle microscopiche in ambienti affollati senza danneggiarle. La tecnologia potrebbe aprire nuove possibilità per la somministrazione mirata di farmaci, nanomedicina, Ingegneria dei tessuti, medicina rigenerativa e altre applicazioni biomediche.

"Questi micronuotatori forniscono un nuovo modo di manipolare singole particelle con un controllo preciso e in tre dimensioni, senza dover fare una preparazione speciale del campione, etichettatura, modifica della superficie, " ha detto Giuseppe Wang, un professore di nanoingegneria presso l'Università della California San Diego.

Wang, con Thomas Malluk, un professore di chimica all'Università della Pennsylvania, e Wei Wang, un professore di scienza e ingegneria dei materiali presso l'Harbin Institute of Technology in Cina, sono autori senior di un articolo che descrive i micromotori, pubblicato il 25 ottobre in Progressi scientifici .

I ricercatori hanno utilizzato i micromotori per spingere le singole particelle di silice e le cellule HeLa in mezzi acquosi senza disturbare le particelle e le cellule vicine. In una dimostrazione, hanno spinto intorno alle particelle per sillabare le lettere. I ricercatori hanno anche controllato i micromotori per salire su blocchi e scale di dimensioni micro, dimostrando la loro capacità di superare ostacoli tridimensionali.

I micromotori sono cavi, strutture polimeriche a forma di mezza capsula ricoperte d'oro. Contengono un piccolo pezzo di nichel magnetico nei loro corpi, che consente loro di essere guidati con magneti. La superficie interna è trattata chimicamente per respingere l'acqua in modo che quando viene immersa nell'acqua, una bolla d'aria si forma spontaneamente all'interno del micromotore.

Questa bolla intrappolata consente al micromotore di rispondere agli ultrasuoni. Quando le onde ultrasoniche colpiscono, la bolla oscilla all'interno del micromotore, creando forze che spingono il suo movimento iniziale. Per mantenere il micromotore in movimento, i ricercatori applicano un campo magnetico esterno. Modificando la direzione del campo magnetico, i ricercatori possono guidare il micromotore in diverse direzioni e alterarne la velocità.

"Abbiamo molto controllo sul movimento, a differenza di un micromotore alimentato chimicamente che si basa su un movimento casuale per raggiungere il suo obiettivo, " ha detto Fernando Soto, un dottorato di ricerca in nanoingegneria. studente all'Università di San Diego. "Anche, ultrasuoni e magneti sono biocompatibili, rendendo questo sistema di micromotori attraente per l'uso in applicazioni biologiche."

I futuri miglioramenti ai micromotori includono renderli più biocompatibili, come costruirli da polimeri biodegradabili e sostituire il nichel con un materiale magnetico meno tossico come l'ossido di ferro, ricercatori hanno detto.