使用光学笔直接测量不同斑块覆盖的活性合物产生的自我扩散力
Thilak Raj1, Srestha Roy2, Ashwin Kumar3
1Department of Applied Mechanics and Biomedical Engineering, Indian Institute of Technology Madras, Chennai 600036, India.
Journal of colloid and interface science
|August 23, 2024
概括
没有附着层的合成微/纳米电机显示出最佳的速度和力,与理论相反. 光学子为这些工程微型游泳器提供了比MSD分析更准确的力测量.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 生物医学工程 生物医学工程
背景情况:
- 合成微/纳米电机对于生物医学应用,如药物输送至关重要.
- 控制推进速度,方向和力是它们可行性的关键.
- 扩散式微型/纳米电机提供可调节的运动特性.
研究的目的:
- 通过控制自我推进的速度和力来设计扩散性微型/纳米电机.
- 为了研究贴片覆盖和粘附层对微/纳米运动性能的影响.
- 为了比较活性合物的力测量技术.
主要方法:
- 微游泳器采用视角金属沉积 (GLAD) 使用不同的催化补丁覆盖 (10°,30°,90°) 制造.
- 用 (Ti/Pt) 和没有 (Pt) 粘附层沉积贴片.
- 自动推进参数 (速度,角速度) 通过平均平方位移 (MSD) 分析确定.
- 自行推进力使用光学子 (OT) 从力功率光谱密度来测量.
主要成果:
- 在5%H2O2.2.中观察到的Pt 10°微型电机没有粘附层的最大自行推进速度 (4.61±0.3μm/s) 和力 (345±57fN).
- 推进速度和力随着补丁大小的增加而下降,这与理论预测相矛盾.
- 由MSD衍生的力比OT测量的力低2-4倍,归因于表面相互作用.
- 基于OT的力测量被认为比基于MSD的估计更可靠,因为它避免了粒子-基板相互作用.
结论:
- 粘附层对于最佳的催化微/纳米运动性能是不必要的.
- 补丁大小显著影响微/纳米运动速度和力.
- 与MSD分析相比,光学子提供了一种更准确的方法来测量自推力力.
- 这项研究为设计高效的微型/纳米电机用于生物医学应用提供了基础.
