Je leest:

Nanobot twittert via bacteriën

Nanobot twittert via bacteriën

Auteur: | 19 november 2010

Als we ooit kankercellen willen bestrijden met piepkleine nanobots, moeten we een manier vinden om ze met elkaar te laten communiceren. Spaanse wetenschappers zien in bacteriën de ideale postbodes om berichten tussen nanobots uit te wisselen.

Het klinkt misschien onwerkelijk, maar wetenschappers zijn momenteel bezig piepkleine machientjes -zogenaamde nanobots- te ontwikkelen die ons leven makkelijker moeten maken. Denk niet meteen aan de losgeslagen metaalachtige robotjes uit sciencefictionfilms; het gaat hierbij om machientjes opgebouwd uit moleculen, die door wetenschappers in elkaar zijn geknutseld. Eerder dit jaar zagen we bijvoorbeeld een DNA-robot die over een stukje DNA kon lopen.

Zo stellen we ons nanorobotjes vaak voor, maar de nanobotjes waaraan wordt gewerkt zijn niet van metaal. Ze bestaan uit DNA, eiwitten of andere moleculen. In feite bestaat ons lichaam al uit natuurlijke nanomachientjes.
Immersion Studios, Inc.

Kanker bestrijden

Het doel is om deze nanomachines zelfstandig taken uit te laten voeren, bijvoorbeeld in ons lichaam. Dat kan in de gezondheidszorg veel voordelen bieden. Nanobotjes kunnen waarschuwen vóór we ziek worden, medicijnen naar de goede plek in ons lichaam vervoeren of bij een operatie de chirurg meer informatie geven over het weefsel waarin hij snijdt. In de verre toekomst nemen nanobotjes het werk van de chirurg misschien zelfs wel helemaal over.

Momenteel wordt veel onderzoek gedaan naar nanobots die kanker bestrijden. Het idee is dat je de nanobots in je bloedbaan loslaat, zodat die vervolgens eigenhandig de kankercellen opsporen en vernietigen. Eén van de problemen waar echter nog iets op gevonden moet worden, is de communicatie tussen de nanobots. Een nanobot kan niet in zijn eentje een tumor vernietigen. Hij heeft daarvoor de hulp van de andere nanobots nodig. Maar hoe laat hij zijn vriendjes weten dat ze moeten komen helpen?

Daar zijn tegenwoordig een aantal middelen voor bedacht, zoals bijvoorbeeld moleculaire motoren of calciumionen. Maar deze technieken werken alleen goed over zeer korte afstanden (nanometers tot millimeters) of juist relatief lange afstanden (millimeters tot meters). In het geval van kankerbestrijding gaat het om afstanden van enkele millimeters, daar precies tussenin. Hiervoor moet iets nieuws bedacht worden. Spaanse wetenschappers hebben nu een nieuw idee: gebruik bacteriën.

Bacteriën in de bloedbaan, wil je dat wel? Bacteriën kunnen weliswaar schadelijk zijn, maar de Spaanse wetenschappers denken aan het gebruik van de ongevaarlijke bacterie E. Coli (zie het plaatje hiernaast). E. coli wordt wel de labrat onder de bacteriën genoemd: het is een erg populaire bacterie binnen de wetenschap.
Wikimedia Commons

Bacterie als Twitter

Volgens de wetenschappers van de ‘Polytechnic University of Catalonia’ in Barcelona kun je bacteriën gebruiken om berichten tussen nanobots te verspreiden. De bacterie als ‘Twitter’ zeg maar. De wetenschappers zien het voor zich dat een bacterie een bericht of boodschap bevat, verpakt in een stukje DNA-code in zijn lichaam. Een nanobot draagt verschillende bacteriën met zich mee, met alle berichten die de nanobot eventueel zou willen versturen.

Zodra een nanobot een tumor ziet en hij wil de anderen waarschuwen, laat hij de bacterie met de daarvoor geschikte boodschap los. Gelokt door voedingsstoffen zwemt deze naar andere nanobots toe. Een nanobot bindt de bacterie aan zichzelf, leest de DNA-code af en doet wat van hem gevraagd wordt. Tevens kan hij anderen waarschuwen door zelf ook een bericht te versturen.

Experimenten nodig

Dat klinkt leuk op papier, maar werkt het ook? De Spaanse wetenschappers, onder leiding van Maria Gregori en Ignacio Llatser, hebben hun methode met een computersimulatie getest. Ze publiceerden er onlangs over in het vakblad Computer Networks. Het kostte de bacteriën zo’n zes minuten om een afstand van één millimeter te overbruggen. Gezien de informatie die ze meedroegen, komt dit neer op een bandbreedte van 1.7 kilobit per seconde. Dat is weliswaar laag, maar volgens Llatser volstaat het voor dit soort toepassingen.

De eerste stap is gezet. Nu zijn experimenten nodig, vindt ook Andrew Adamatzky, van de universiteit in Bristol. In een nieuwsbericht van New Scientist zegt hij: “De resultaten van hun simulatie zien er goed uit, maar experimenteel bewijs kan me pas echt overtuigen dat hun methode werkt.”

Bron:

M. Gregori e.a., Physical channel characterization for medium-range nano-networks using flagellated bacteria, Computer Networks, 28 oktober 2010. DOI:10.1016/j.comnet.2010.10.019

Lees meer over nanobots of nanomachines op Kennislink:

Oeps: Onbekende tag `feed’ met attributen {"url"=>"https://www.nemokennislink.nl/kernwoorden/nanobot/nanobots/nanomachine/index.atom", “max”=>"10", “detail”=>"minder"}

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 19 november 2010

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.