Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц

Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут способствовать развитию систем доставки лекарств и лабораторий-на-чипе, но они склонны к хаотичным и ненаправленным движениям. Теперь международная группа исследователей разработала подход, позволяющий обуздать синтетические частицы.

Под руководством Игоря Аронсона, профессора кафедры биомедицинской инженерии, химии и математики имени Дороти Фоер Хак и Дж. Ллойда Хака в штате Пенсильвания, команда переделала наночастицы в форму пропеллера, чтобы лучше контролировать их движения и повысить их функциональность. Свои результаты они опубликовали в журнале Small.

По словам Эшли Макговерн, докторанта химического факультета Пенсильванского университета и первого автора статьи, из-за сложностей с изготовлением форма наночастиц ранее ограничивалась стержнями и пончиками. С помощью станка nanoscribe, который позволяет осуществлять 3D-печать на наноуровне в Институте исследования материалов штата Пенсильвания, Макговерн провела эксперимент, чтобы оптимизировать форму наночастиц. Она изменила форму частиц, превратив их в пропеллер, который может эффективно вращаться под воздействием химической реакции или магнитного поля.

Форма пропеллера использует хиральность, подобно винту или винтовой лестнице, где верхняя поверхность зеркально отражается на нижней.

Форма предопределяет, как будет двигаться частица, — говорит Макговерн.

Хиральность, или направленность, как конструктивная особенность, недостаточно использовалась в исследованиях наночастиц, и это способ заставить частицы двигаться все более и более сложными способами.

Хиральная форма позволяет частицам двигаться в заданном направлении и, в зависимости от наклона лопастей, вращаться на месте по часовой стрелке или против нее, подпитываясь химической реакцией между металлами в наночастицах и перекисью водорода.

Экспериментируя с разным количеством и углом наклона ребер, а также с разной толщиной, исследователи обнаружили, что использование четырех и более ребер при наклоне 20 градусов и толщине 3,3 микрона обеспечивает наибольшую стабильность. При использовании трех и менее плавников пропеллеры демонстрировали неконтролируемое движение.

Усиление контроля позволило исследователям манипулировать частицами для захвата и транспортировки полимерных частиц груза.

Используя магнитное поле, мы можем направлять микропропеллеры для поиска и сбора частиц груза, — говорит Макговерн.

В нашей лаборатории наночастицы в форме стержня и пончика случайно захватывали груз, но не контролируемым образом.

Чтобы еще больше контролировать движение частиц, исследователи манипулировали направлением вращения микропропеллеров.

Благодаря встроенным потокам, которые создают частицы, мы можем управлять взаимодействием частиц между двумя пропеллерами, — говорит Макговерн.

Переключение направления вращения с против часовой стрелки на часовую и наоборот позволяет двум пропеллерам притягиваться или отталкиваться друг от друга.

Аронсон, возглавляющий лабораторию активных биоматериалов, в которой работает Макговерн, подчеркнул перспективность этого исследования.

Используя индивидуальные механические, магнитные и химические реакции, мы сможем контролировать эти наночастицы как никогда раньше, — сказал Аронсон.

В будущем мы сможем использовать этот контроль, чтобы применить эту технологию для разработки концепций микромасштабных устройств или микророботов.

12.12.2023


Подписаться в Telegram



Нано

JACS: Инфракрасное облучение заставляет атомы «танцевать румбу»
JACS: Инфракрасное облучение заставляет атомы «танцевать румбу»

Когда молекулы облучают инфракрасным светом, о...

ACS Applied Nano Materials: Наноструктуры Au-BiFeO3 сделают планету чище
ACS Applied Nano Materials: Наноструктуры Au-BiFeO3 сделают планету чище

Потребность в устойчивых и экологичн...

ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик
ASC Nano: Ученые придумали, как свернуть нанолист в рулончик

Исследователи из Токийского столичного ун...

Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды
Nano Letters: Вибрирующие нанопузырьки помогут усовершенствовать очистку воды

Новое исследование физики вибрирующих нанопузы...

Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной
Nature Nanotechnology: Замена асбеста в строительстве оказалась не менее опасной

Патогенный потенциал вдыхания инертных волокни...

Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения
Nano Letters: Уязвимость ГЭБ у пациентов с Альцгеймером используют для лечения

Нейродегенеративными заболеваниями, такими как...

Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод
Electrochemistry Communications: Из нанопагод ZnO разработан фотоэлектрод

Исследовательская группа, состоящая из со...

LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах
LS&A: Исследователи усилили передачу сигнала в перовскитовых нанолистах

Перовскитовые материалы по-прежнему вызывают б...

Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры
Nature Communications: В модельном организме ученые нашли наноструктуры

У всех представителей животного царства есть ж...

PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей
PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей

Исследование, проведенное докторантом Пабло С....

Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц
Small: Форма пропеллера поможет обуздать движение наночастиц

Самодвижущиеся наночастицы потенциально могут ...

Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона
Science Advances: Нанопластики способствуют развитию болезни Паркинсона

Нанопластики взаимодействуют с особым бел...

Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл
Nature Materials: Из наночастиц и ДНК ученые собрали квазикристалл

Наноинженеры создали квазикристалл &mdash...

Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе
Physical Review Fluids: Волновую механику применили в нанометровом масштабе

Исследователи показали, что принципы рабо...

Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь
Исследователи создали нанопленку, укрощающую огонь

Высокотемпературное пламя используется для&nbs...

Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками
Ученые разработали нанотатуировки для наблюдения за клетками

Инженеры разработали наноразмерные татуировки&...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

JCI: Тяжелая форма COVID-19, возможно, связана с аутоантителами
JCI: Тяжелая форма COVID-19, возможно, связана с аутоантителами
Разгадана тайна снижения производительности перспективного катодного материала
Разгадана тайна снижения производительности перспективного катодного материала
Каждый четвертый родитель говорит, что ребенок не может уснуть из-за тревоги
Каждый четвертый родитель говорит, что ребенок не может уснуть из-за тревоги
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Богатый белком рацион меняет микробиом кишечника и общее состояние организма
Богатый белком рацион меняет микробиом кишечника и общее состояние организма
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Высокоточные измерения ставят под сомнение наше понимание Цефеид
Высокоточные измерения ставят под сомнение наше понимание Цефеид
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Останется ли магний снотворным для кузнечиков в результате потепления?
Останется ли магний снотворным для кузнечиков в результате потепления?
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи

Новости компаний, релизы

Новая "Кантиана" поможет студентам быстрее адаптироваться к калининградскому климату
Российские ученые предложили тушить пожары с помощью газогидратного огнетушителя
Минералоги СПбГУ нашли на острове Диско возможный источник фосфора для возникновения первых живых организмов
Московский Политех внедряет ИИ для повышения эффективности приемной кампании и трансформации обучения
Астрономы СПбГУ узнали возраст одного из самых мощных метеорных потоков