محركات النانو هي مستقبل الطب

يمكن أن تُحدث الأجهزة النانوية المختلفة نقلة نوعية في مجال الطب، ويوجد اليوم عدد كبير منها، ولكن لم يُطوَّر بعد مصدر طاقة فعال لها. وقد سدّ علماء من كامبريدج الثغرات في هذا المجال قليلاً، وقدموا محركات مصغرة تعمل بمصدر ضوء خارجي.

يشبه عمل المحرك النانوي حركة الزنبرك، إذ يتكون المحرك نفسه من جسيمات نانوية ذهبية مثبتة بواسطة مادة هلامية بوليمرية تتفاعل مع تقلبات درجة الحرارة. عند تسخين المادة بالليزر، تتبخر الرطوبة بنشاط، وتبدأ المادة بالانكماش (كما لو كانت نابضة)، ونتيجةً لذلك، يتراكم المحرك النانوي طاقة الضوء ويخزنها. بعد إطفاء مصدر الضوء - الليزر في هذه الحالة - تبدأ المادة بالتبريد وامتصاص الرطوبة بنشاط. ونتيجةً لذلك، تُطلق الطاقة المتراكمة، وتعمل جسيمات الذهب على زيادة تأثير القوة المولدة.

يمكن مقارنة الأجهزة التي طورها متخصصو كامبريدج بالغواصات الصغيرة من فيلم "رحلة رائعة"، حيث جابت غواصات صغيرة جسم الإنسان لإزالة جلطة دموية من الأوعية الدموية. إضافةً إلى ذلك، تتمتع المحركات النانوية بقوة هائلة مقارنةً بوزنها، ومثل النمل، قادرة على نقل "أحمال" ضخمة.

يشير المطورون إلى أن تمدد المادة بعد إطفاء مصدر الضوء يحدث بسرعة فائقة، تُشبه انفجارًا مجهريًا. يحدث هذا التأثير نتيجة قوى معينة تنشأ بين جزيئات المادة. تظهر هذه القوى بوضوح على المستوى المجهري، بينما تكاد تكون معدومة في الظروف العادية. وأشار الخبراء إلى أن هذه القوى تحديدًا هي التي تساعد سحالي الوزغ على تسلق الأسطح الرأسية، وكذلك رأسًا على عقب، حيث تساعدها مليارات الشعيرات الصغيرة على سطح أطرافها في ذلك.

كما ذُكر، يُراكم المحرك النانوي طاقة الضوء، التي يُحوَّل معظمها إلى طاقة تجاذب بين جزيئات الهلام وجسيمات الذهب. عند كسر طاقة التجاذب، تكون قوة التحرر الناتجة عن الذهب أكبر بعدة مرات من قوة ضغط المادة بالطريقة التقليدية. ووفقًا للعلماء، فإن عيب المحرك النانوي اليوم هو إطلاق الطاقة في آنٍ واحد في جميع الاتجاهات، وتسعى جهود الفريق العلمي حاليًا إلى إيجاد طريقة لتوجيه تدفق الطاقة في الاتجاه المطلوب.

إذا حقق العلماء هدفهم وتمكنوا من التحكم في تدفق الطاقة المنبعثة في المحركات النانوية، فمن الممكن استخدام هذه الأجهزة للتحكم في الروبوتات النانوية التي تقوم بتوصيل الأدوية إلى الأعضاء أو المناطق المصابة، وكذلك للأدوات التي يتم التحكم فيها عن بعد والتي تستخدم أثناء الجراحة المجهرية.

ويعمل فريق كامبريدج حاليًا على تطوير مضخات وصمامات يتم التحكم فيها باستخدام محركات نانوية للشرائح المستخدمة في أجهزة الاستشعار الحيوية ومعدات التشخيص.

[ 1 ]، [ 2 ]، [ 3 ]