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

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&...

Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани
Ученые обнаружили нанороботов в живой ткани

Самое удивительное, что они там, каж...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
Исследователи изучают влияние сольватации и валентности ионов на металлополимеры
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
ACS Nano: Зубы нутрий и бобров помогут ученым вывести формулу совершенной эмали
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
«Литнет» выяснил, что привлекает читателей в книгах о космосе
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
Инженеры воссоздали голопалубу Star Trek с помощью ChatGPT и видеоигр
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
New England Journal of Medicine: Упреждающая ангиопластика не улучшает прогноз
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
Инженеры создают более выгодную сеть для распределения солнечной энергии
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
IC: Исследователи тестируют биологическую безвредность нейроморфной сети
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
JSPR: Между кортизолом и социальной поддержкой в семейных парах нашли связь
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
GBE: ДНК древних пингвинов Адели выявило повторы возрастом сотни миллионов лет
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Шёнингенские копья доказали: 300 000 лет назад древесина была важнейшим сырьем
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
Molecular Psychiatry: Выяснилось, как изменение экспрессии генов вызывает аутизм
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
NatComm: Машинное обучение поможет создать вертикально-осевые ветряные турбины
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо
Acta Biomaterialia: Созданы трансплантаты, похожие на реальное человеческое ухо

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса