Ontwikkeling kunstmatige trilhaartjes die gelijk zijn aan biologische cilia

ENGINEERINGNET.BE - Cilia zijn kleine haartjes die in het menselijk lichaam worden gebruikt voor transport en detectie. Veel wetenschappers proberen kunstmatige cilia te maken voor toepassingen in microfluïdische apparaten en sensoren, maar tot nu toe zijn die veel groter dan biologische cilia.

TU Eindhoven en de EPFL in Zwitserland hebben nu een nieuwe manier ontwikkeld om magnetische kunstmatige cilia te maken, met dezelfde wendbaarheid en grootte als biologische cilia.

Het gaat om ultrakleine kunstmatige cilia met een lengte van 6 micrometer en een doorsnede van 200 nanometer. De cilia zijn te activeren via een magnetisch veld, en kunnen grote en snelle oscillaties vertonen, net als echte cilia.

De cilia zijn gemaakt van een magnetisch elastomeer, dat bestaat uit een aantal magnetische deeltjes gemengd in een polymeer. De fabricage bestaat uit twee delen. Eerst worden de magnetische materialen bereid via een chemisch proces, waarna de cilia in een micoscopische proces hun precieze vorm krijgen.

"Onze aanpak maakt kleinere, gevoeligere sensoren mogelijk, waarin deze cilia minuscule fluctuaties kunnen waarnemen", zegt Tanveer ul Islam, EuroTech postdoctoraal onderzoeker aan TU Eindhoven.

"En we kunnen deze cilia gebruiken om nauwkeuriger te bestuderen hoe cellen reageren op kleine krachten, wat van groot belang is voor weefselingenieurs en biofysici."

Jaap den Toonder, hoogleraar bij de faculteit Mechanical Engineering van TU Eindhoven: "Van onze magnetische cilia op nanoschaal maken we nu dichte tapijten, en vervolgens kweken we cellen op deze cilia. Zo kunnen we bestuderen hoe deze cellen reageren op subcellulaire krachten die het gevolg zijn van precieze verplaatsingen van de cilia."

Onderzoekers beschikken zo over een laboratorium op nanoschaal, waarin ze kunnen bestuderen hoe cilia echt werken. "We gaan bijvoorbeeld een kunstmatige long maken en bestuderen hoe onze magnetische cilia slijm van de longen transporteren, en hoe we het proces kunnen beïnvloeden met biochemische middelen", zegt Tanveer ul Islam.

Dit onderzoek wordt gefinancierd door het Eurotech Postdoc fellowship programme en de European Research Council.