Им никогда не придется состязаться с олимпийским суперчемпионом Майклом Фелпсом, но, тем не менее, «нанопловцы», созданные учеными из Испании и Великобритании, героически преодолевают научно-технические барьеры, улучшая качество разработок по направленному высвобождению противораковых и других лекарственных препаратов. Эти мельчайшие частицы с магнитными свойствами, названные «нанопловцами» («nanoswimmers») могут использоваться в клинической практике для тонкой работы с тканями, претерпевающими патологические изменения

Работа, сообщающая о новом нано-подходе, была опубликована в конце декабря 2008 года в высоко цитируемом журнале The Journal of Physical Chemistry («Magnetically Actuated Colloidal Microswimmers»).

В исследовании, проводившемся под руководством Пиетро Тиерно (Pietro Tierno), ученые смогли выполнить задачу, которую долгие годы ставили перед собой многие ученые – задачу создания двигателя, который смог бы перемещать микро- и нано-машины в плотной среде, а также в очень ограниченном пространстве, например, в кровеносных сосудах или в устройствах из класса «лаборатории на чипе». Те двигатели, которые были разработаны до сегодняшнего дня, не удовлетворяли требованиям ученых низкой скоростью и слабой маневренностью, а также изменениями формы, химических свойств и температуры, которые могли произойти с механизмами в процессе работы. Разработка простых и более практичных двигателей для приведения в движение мельчайших устройств-роботов, по словам ученых, оставалась все это время главной задачей.

Описанное в работе нано-инженерное решение – это очень маленькие сферы, около одной двадцатипятитысячной дюйма в диаметре, состоящие из магнитных и полимерных материалов. Будучи помещенными в магнитное поле, эти частицы начинают вести себя подобно гироскопам, их передвижение при одновременном вращении может быть легко направлено по узким каналам с жидкостью, например внутри стеклянной платы. При этом ученые имеют возможность контролировать скорость «нанопловцов», изменяя параметры магнитного воздействия.

(a) Схема описывает перемещение парамагнитного дублета частиц в жидкости по стеклянной поверхности при воздействии приложенного извне магнитного поля Н, прецессирующего вокруг оси у с частотой Ω. (b) и ( с ): Изображения, полученные с помощью микроскопа, показывающие движение дублета и свободной частицы

«Наш искусственный пловец основан на том принципе, что вращение маленького объекта вблизи поверхности вызывает импульсы, толчки вперед – благодаря гидродинамическому связыванию объекта с поверхностью, – рассказывает Пиетро Тиерно. – Само же вращение индуцируется внешним магнитным полем. Основная идея такого гидродинамического эффекта отнюдь не нова, она довольно распространена в области применений жидкостной механики. Однако, насколько мне известно, экспериментальная реализация этого эффекта в таком маленьком масштабе и в условиях коллоидных систем, разработана нами впервые».

Увидеть небольшое видео об этих наночастицах можно здесь

Мария Костюкова