Water rondpompen zonder… pompen? Het kan!

Om water in een buizennetwerk te doen stromen is er een drukverschil nodig. Dat kan gecreëerd worden door pompen (zuigers of schroeven) of door een druk aan het uiteinde van de buizen (het principe van de watertoren). Maar kan water ook op zichzelf bewegen, zonder dat het die hulp krijgt van buitenaf? Waanzin, zouden vloeistofingenieurs zeggen, maar op zeer kleine schaal kan het.

Amerikaanse wetenschappers keken naar de manier waarop substanties binnenin onze cellen worden rondgestuurd. Dat gebeurt vaak door chemische gradiënten waarbij ‘motoreiwitten’ zoals kinesine de vloeistof rondom hen ‘meenemen’. Dit gebeurt langs zogenaamde microtubuli, lange, buisvormige eiwitslierten.

De onderzoekers besloten de natuur te kopiëren in hun lab. Door microtubuli en polymeren te combineren bouwden ze kleine, buisachtige structuren waarin ze vervolgens de kinesine-eiwitten plaatsen. De eiwitten, aangestuurd door APT (de bandstof van elke levende cel), creëerden een soort wervelingen die het water rondom voortstuwde.

Bijzonder was dat de wetenschappers erin slaagden om het water in alle richtingen te laten stromen. Ze deden dit door zaagachtige inkepingen aan te brengen aan de binnenkant van de minuscule buisjes. En interessant: het zelfstromende netwerk bleek opschaalbaar. In hun grootste versie werd een debiet behaald van tien milliliter per seconden. Dat is vergelijkbaar met de huidige gebruikte miniatuurpompinstallaties in de microfluïdica, de studie van vloeistoffen en gassen.