ENGINEERINGNET.BE - Micro-organismen kunnen supercomplex gedrag vertonen. Bacteriën werken bijvoorbeeld samen om voedingsstoffen op te vangen en spermatozoa zwemmen samen om zo sneller naar de eicel toe te bewegen.
Dit is mogelijk doordat micro-organismen informatie met elkaar uitwisselen. In het laboratorium kunnen wetenschappers soortgelijke actievelingen maken.
Deze kunstmatige microzwemmers zijn een belangrijk instrument geworden om bewegingen op microscopische schaal te bestuderen, te begrijpen en te gebruiken.
Promovenda Stefania Ketzetzi van Universiteit Leiden bestudeerde samen met haar collega Melissa Rinaldin het zelfstandig bewegen van microscopisch kleine bolletjes bij verschillende oppervlakken.
Door de bolletjes gedeeltelijk te bedekken met platina en ze in water met waterstofperoxide te leggen, gaan de bolletjes bewegen door een chemische reactie die aan de platinakant plaatsvindt.
Ketzetzi: ‘Vervolgens stoppen we deze zelfbewegende bolletjes in een bakje met microscopisch kleine 3D-geprinte paaltjes. Als een zwemmer een van de paaltjes tegenkomt, hecht hij zich eraan vast en blijft hij er lang omheen ronddraaien.’
Als meerdere bolletjes rond dezelfde paal in dezelfde richting bewegen, werken ze samen om sneller te bewegen. Net als de microscopische samenwerkingen die ook in de natuur te zien zijn.
Maar als de zwemmers in tegengestelde richting rond dezelfde paal bewegen, houden ze elkaar tegen. Twee bolletjes kunnen daardoor lange tijd stil blijven staan en een verkeersopstopping veroorzaken voor andere ronddraaiende zwemmers.
Pas na een touwtrekpartij komt de massa weer in beweging. Maar alleen als er ten minste twee extra zwemmers zijn die van de ene of de andere kant duwen.
Zulke coöperatieve bewegingen kunnen relevant zijn voor toekomstige toepassingen, waarbij kunstmatige zwemmers taken uitvoeren terwijl ze interactie aangaan met de omgeving. Ketzetzi: ‘In biomedische toepassingen bijvoorbeeld kan coöperatief gedrag snellere medicijnafgifte mogelijk maken.’
