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宾夕法尼亚州立大学跨学科研究小组表示，研究人员开始了解所谓的“活性”颗粒的行为，如果可以控制这些颗粒，则对工程化的药物递送系统和智能3D打印具有潜在的影响。
在Igor Aronson，Dorothy Foehr Huck和J. Lloyd Huck的生物医学工程，化学和数学讲座教授的带领下，研究人员于11月16日在Advanced Intelligent Systems中发表了有关活性粒子的新发现。
通常，粒子(可以是生物粒子，但在这种情况下是圆柱形的铂金纳米棒，比红细胞小一半)在流体中通过微通道流入锥形喷嘴。一旦收集到那里，它们就可以用于3D打印物体的增材制造或直接将治疗剂传递给细胞。
但是，当论文的***作者，阿隆森实验室的博士生莱昂纳多•多明格斯•卢比奥(Leonardo Dominguez Rubio)表示，当粒子可以从环境中吸收能量并变得活跃时，它们的行为就会改变。
研究人员向纳米棒中添加了过氧化氢，从而产生了纳米棒可以利用并转化为机械运动的能量。
“这些微粒游动，”多明格斯•卢比奥说。“它们自我推进。这使它们变得聪明。如果我们可以控制它们的位置和方向，就可以利用它们的特性。”
根据多明格斯•卢比奥(Dominguez Rubio)的观点，如果所有粒子都在一种材料中排列，则该材料的机械性能可能在一个方向上显示一个特性，而在另一个方向上显示另一个特性。问题在于了解如何控制对齐方式。
“对各种形状的无源粒子的传输进行了大量研究，” Aronson说。“在过去的一百年中，科学界已经对这种情况的发生有了很好的理解。我们可以可靠地操纵被动粒子。但是，主动粒子-游泳粒子展现出我们刚刚开始探索的完全不同的行为。”
与漂浮在锥形喷嘴上，保持平行于容器底部并在整个溶液中均匀分布的无源粒子相反，有源游动粒子竖立弹出并逆流倾斜。它们还沿着容器的壁和喷嘴入口结块。
“流量参数是不同的，” Dominguez Rubio说。“我们需要了解它们，以量化和开发这种行为的模型。”
多明格斯•卢比奥(Dominguez Rubio)解释说，一旦研究人员能够理解和操纵流动参数，他们就可以开始应用它们。他说，现在，问题就像是试图对病人给药。医师希望药物进入患者体内，但是药物会主动地从注射中游走。
“在这项研究中，我们发现了运动机制和自组织比我们一开始所想的要复杂得多，” Aronson说。
研究人员将继续开发模型以预测粒子的行为，并进行喷嘴形状如何影响通过它的主动粒子运动的实验。
