Hoewel verschillende groepen al bezig zijn nanodeeltjes die kunnen worden gebruikt voor gerichte medicijnafgifte via de bloedbaan, de meeste van die deeltjes zijn ontworpen om 'met de stroom mee te gaan'. Nu hebben Zwitserse onderzoekers er echter een gemaakt die daadwerkelijk stroomopwaarts kunnen reizen.
De nieuwe nanodeeltjes, ontwikkeld door het onderzoeksinstituut ETH Zürich, zijn in feite kleine magnetische bolletjes gemaakt van ijzeroxide gecombineerd met een polymeer. Ze zouden ook kunnen worden volgeladen met geneesmiddelen die op een specifieke plaats in het lichaam moesten worden afgeleverd. Elke kraal is slechts 3 micrometer breed.
Bij laboratoriumtests werden de kralen in vloeistof geplaatst die door een glazen buis stroomde met een binnendiameter van 150 tot 300 micrometer - ongeveer de breedte van een bloedvat. Wanneer ze werden blootgesteld aan een extern aangelegd magnetisch veld, verzamelden de kralen zich tot een "zwerm" van ongeveer 15 tot 40 micrometer breed.
Vervolgens werden gerichte pulsen van echografie gebruikt om die zwerm tegen een wand van de buis te bewegen. Door vervolgens over te schakelen naar een roterende magnetisch veld konden de wetenschappers de zwerm langs de lengte van de buis duwen, in de richting tegengesteld aan die van de vloeistofstroom.
Achmed et al. Natuur Machine Intelligentie 2021
De zwerm tegen de wand van de buis zetten hielp, omdat de wrijving tussen de vloeistof en het glas de stroom daar zwakker maakte. Kanovaarders die stroomopwaarts op rivieren peddelen, gebruiken een soortgelijke truc: ze blijven dicht bij de kustlijn waar het water langzamer beweegt.
De wetenschappers zijn nu van plan om te zien hoe de technologie werkt in de eigenlijke bloedvaten van dieren. Het is te hopen dat de kralen uiteindelijk niet alleen kunnen worden gebruikt voor gerichte medicijnafgifte, maar ook bij microchirurgische ingrepen zoals het ontstoppen van geblokkeerde bloedvaten.
"Omdat zowel ultrasone golven als magnetische velden lichaamsweefsel binnendringen, is onze methode ideaal voor het controleren van microvehicles in het lichaam", zegt prof. Daniel Ahmed, die samen met prof. Bradley Nelson het project leidt.
De magnetische kralen zijn te zien in stroomopwaartse actie, in de onderstaande video.
Een paper over het onderzoek is onlangs in het tijdschrift gepubliceerd Nature Machine Intelligence.
Bron: ETH Zurich
Stroomopwaarts zwemmen op geluidsgolven
Bron: https://newatlas.com/science/ultrasound-magnetism-nanobeads-upstream/
