Исследователи из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне использовали ловушки Стокса — тонко настроенные потоки жидкости, — чтобы манипулировать движением микроскопических частиц. Статья об этом была опубликована в журнале Soft Matter.

«Существует несколько других методов для манипулирования крошечными частицами. Это, например, метод оптического пинцета, в котором для перемещения частиц используются тонко настроенные лазеры, — говорит один из авторов исследования, аспирант кафедры химического машиностроения Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне Динеш Кумар. — Ловушка Стокса, использующая только потоки жидкости, имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами. Среди них — простота масштабирования для изучения нескольких частиц и возможность управления ориентацией и траекториями структур различной форм, таких как стержни или сферы».

В своей работе ученые использовали ловушку Стокса для изучения динамики везикул — заполненных жидкостью частиц, похожих на клетки и представляющих собой «сумки», в которых хранятся и запасаются питательные вещества. Ученые хотели понять, что происходит с этими частицами, когда они находятся в сильном потоке. В реальности эти материалы растягиваются при взаимодействии друг с другом, на них также постоянно действуют различные напряжения, которые приводят к деформации. Все это имеет значение для их долгосрочной стабильности и возможности модификации.

Исследователи обнаружили, что, когда везикулы деформируются в сильном потоке, они растягиваются в одну из трех различных форм — симметричную «гантель», асимметричную «гантель» или эллипс. Оказалось, что переходы между этими формами не зависят от разницы вязкости жидкостей между внутренней и внешней оболочкой пузырьков. Это показывает, что ловушку Стокса можно использовать для измерения динамики растяжения мягких материалов в растворе.

Ученые смогли создать фазовую диаграмму, которая может помочь определить, как поток жидкости с определенными характеристиками будет влиять на деформацию и в конечном счете на физические свойства мягких микрочастиц. В настоящее время метод ограничен размером частиц, которые ловушка Стокса может ловить и обрабатывать. Исследователи работали с частицами размером больше 100 нанометров в диаметре, но для того, чтобы эта технология применялась в биологических системах, необходимо уменьшить их размер до 10–20 нанометров.