Микропловец

Микрошиммер Микропузырьки и их свойства Микропузырьки — микроскопические объекты, способные перемещаться в жидкой среде.   Природные микропузырьки встречаются в природе в […]

Микрошиммер

  • Микропузырьки и их свойства

    • Микропузырьки — микроскопические объекты, способные перемещаться в жидкой среде.  
    • Природные микропузырьки встречаются в природе в виде биологических микроорганизмов.  
    • Синтетические и биогибридные микроприборы показали многообещающие перспективы в биомедицине и экологии.  
  • История и развитие

    • В 1828 году Роберт Браун обнаружил колебательное движение пыльцы в воде.  
    • В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал эссе о молекулярно-генетической теории, что помогло понять движение микропузырьков.  
    • Осборн Рейнольдс популяризировал концепцию числа Рейнольдса, определяющего важность инерции и вязкости для движения жидкости.  
  • Стратегии движения микропузырьков

    • Микроорганизмы оптимизировали метаболизм для непрерывного производства энергии.  
    • Искусственные микроприборы должны получать энергию из окружающей среды.  
    • Микроорганизмы и искусственные микроприборы не подчиняются законам равновесной статистической физики.  
  • Физика микромасштабных пловцов

    • Пловцы микромасштаба склонны к торможению и не могут полагаться на временную зависимость движения.  
    • Выводы для параллельной и нормальной составляющих сопротивления для простых геометрий можно найти в литературе.  
    • Принцип суперпозиции может быть использован для моделирования сложных геометрических форм.  
  • Типы микропреобразователей

    • Различные типы микропреобразователей питаются и приводятся в действие по-разному.  
  • Стратегии плавания микроплавателей

    • Микроплаватели могут работать от внешних источников питания или использовать топливо из окружающей среды.  
    • Магнитное и акустическое управление совместимы с манипуляцией in vivo.  
    • Каталитические микропереключатели могут использовать топливо in vivo.  
    • Оптические силы в биологических жидкостях сложны, но возможны.  
  • Биоинспирированные микропереключатели

    • Эритроциты человека модифицированы магнитными частицами.  
    • Биомиметическое плавание вдохновлено особенностями природы.  
    • Биогибридные микроповоротники используют преимущества биологических систем.  
  • Магнитные и биогибридные микроприводы

    • Бактерии, сперматозоиды и магнитотаксические клетки используются как модельные организмы.  
    • Акустическое возбуждение и оптические силы также используются для приведения в действие.  
    • Фототаксис используется в микроорганизмах-переносчиках грузов и биогибридных микропузырьках.  
  • Технологии изготовления микросвиммеров

    • Используются двухфотонная полимеризация, 3D-печать, фотолитография и электроосаждение.  
    • 4D-печать использует материалы, чувствительные к раздражителям.  
    • Требуется дополнительная функционализация для различных приложений.  
  • Классификация микропузырьков

    • Самодвижущиеся и приводимые в движение внешним полем.  
    • Внешнее поле лучше подходит для биологических применений.  
  • Натуральные микропузырьки

    • Моторные белки и ферменты преобразуют химическую энергию в движение.  
    • Бактерии различаются по строению клеточной оболочки и имеют различные структуры поверхности.  
  • Синтетические микропузырьки

    • Искусственные микровибраторы имеют инженерное и медицинское применение.  
    • Микромоторы способны перемещаться в жидкой среде, управляясь различными механизмами.  
    • Примеры применений включают локальное применение лекарственных препаратов.  
  • Физика плавания микроплавателей

    • Преобладают силы вязкого сопротивления  
    • Микроорганизмы служат источником вдохновения для искусственных микромоторов  
  • Биомиметические подходы

    • Имитация стратегии движения сперматозоидов и бактерий  
    • Использование магнитных полей для управления микромоторами  
  • Синтетические микроприводы

    • Разнообразие форм микроприводов  
    • Энергоэффективность игольчатых микропреобразователей  
    • Спиральные микропузырьки как биоинспирированная форма  
  • Влияние смачиваемости поверхности

    • Гидрофобные поверхности уменьшают крутящий момент трения  
    • Микроорганизмы приспособились к среде с низким числом Рейнольдса  
  • Искусственные пловцы

    • Теорема Гребешка и способы её обхода  
    • Гибкое весло и пассивная головка для нарушения симметрии  
  • Влияние вязкости жидкости

    • Вязкость влияет на движение микроприводов  
    • Гибкое весло менее эффективно при высокой вязкости  
  • Каталитические реакции

    • Использование разложения перекиси водорода для движения микропереключателей  
    • Механизм самоэлектрофореза и хемотаксис  
  • Высокочастотные звуковые волны

    • Использование звуковых волн для навигации микроприводов  
    • Гидрофобная поверхность и полости для создания пузырьков  
  • Терморегулирование

    • Микропреобразователи с термочувствительными материалами  
    • Магнитные наночастицы для управления формой микропузырьков  
  • Движение без внешних сил

    • Эффект Марангони для микропузырьков  
    • Микропереключатели с фотошаблонами для пропускания жидкости  
  • Реагирование на раздражители

    • Необходимость внутренней обратной связи для реконфигурируемых микроприводов  
    • Адаптация в коллоидном масштабе остается сложной задачей  
  • Адаптация бактерий и искусственные микропереключатели

    • Бактерии адаптируются к окружающей среде, изменяя форму, метаболизм и подвижность.  
    • Создание искусственных микропереключателей с адаптацией может улучшить технологии.  
    • Существующие подходы используют внешнюю обратную связь или магнитные поля.  
  • Биогибридные микроприводы

    • Биогибридные микроприводы сочетают биологические и искусственные компоненты.  
    • Микроорганизмы используются для различных функций, таких как доставка лекарств и оплодотворение.  
    • Биогибридные устройства могут выполнять биологические и искусственные функции.  
  • Навигация микроплавателей

    • Гидродинамика определяет оптимальный маршрут для микроплавателей.  
    • Задачи оптимальной навигации микроприводов сложнее, чем для макроагентов.  
    • Используются методы обучения с подкреплением и аналитические подходы.  
  • Приложения микропреобразователей

    • Микропреобразователи могут использоваться в различных областях, таких как хирургия и сенсорика.  
    • История применения микропреобразователей связана с лекцией Ричарда Фейнмана.  
  • Концепция микрохирургии

    • Механический хирург проникает в сердце и определяет неисправные клапаны.  
    • Другие устройства могут быть встроены для помощи органам.  
  • Микрошайбы и наномедицина

    • Микрошайбы стали реальностью благодаря исследованиям.  
    • Они могут использоваться для адресной доставки генов и лекарств.  
  • Проблемы и перспективы

    • Необходимо решить проблемы контроля, биосовместимости и биобезопасности.  
    • Микророботы обладают большим потенциалом для биомедицинских применений.  
  • Классификация биомедицинских применений

    • Включает транспортировку грузов, доставку лекарств, искусственное оплодотворение и другие.  
    • Некоторые микропреобразователи выполняют несколько задач одновременно.  
  • Разработка микророботов

    • Требует комплексного подхода к форме, материалу, технологии, стратегии развертывания и методам контроля.  
    • Важно учитывать проникновение через биологические барьеры и выполнение медицинских задач.  
  • Доставка лекарств

    • Магнитостатические бактерии могут точно доставлять лекарства к раковым опухолям.  
    • Исследования показывают эффективность доставки лекарств с использованием вращающихся магнитных полей.  
  • Защита окружающей среды

    • Микроповоротники помогают уменьшить количество отходов и загрязняющих веществ.  
    • Разрабатываются микропреобразователи для удаления бисфенола А и других химических отходов.  
  • Мультифизические микроприводы

    • Используют магнитную силу наряду с химической или оптической системой.  
    • Исследования направлены на разработку синтетических микроприводов для уменьшения загрязнения окружающей среды.  

Полный текст статьи:

Микропловец

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх