Созданы высокоподвижные наноразмерные магнитные искусственные реснички
Реснички представляют собой микроскопические структуры, похожие на волосы, которые в изобилии присутствуют в нашем теле и производят движения в мельчайших масштабах. Они выполняют широкий спектр важнейших функций и имеют решающее значение для нормального функционирования нашего организма.
Среди множества сложных биоактуаторов, функционирующих в различных масштабах, ресничка органеллы представляет собой фундаментальную исполнительную единицу в клеточной биологии. Производя движения в субмикрометровых масштабах, в которых преобладают вязкие силы, реснички управляют рядом важнейших биопроцессов у всех позвоночных и многих беспозвоночных организмов до и после их рождения. Аномальное функционирование ресничек приводит к ряду заболеваний, совместно известных как цилопатии.
Искусственная имитация подвижных ресничек была давней проблемой, вдохновляющей на разработку новых материалов и методов. Ученые утверждают, что искусственное подражание ресничкам направлено на понимание их нормальной и ненормальной функциональности и на разработку микро- и наноинженерных устройств, вдохновленных ресничками.
Магнитные материалы, исследованные до сих пор для искусственных ресничек, представляют собой чувствительные гибридные композиты, известные как магнитореологические эластомеры. Эти материалы были дополнительно разработаны и исследованы с помощью испытательных машин для повышения модуля поля за счет использования магнитных частиц с более высокими значениями насыщения намагниченностью, таких как обычно используемые частицы карбонила железа.
Использование подобных магнитных материалов стало эффективным подходом для создания микроскопических искусственных ресничек. Однако физические и магнитные свойства компонентов магнитного материала и используемые процессы изготовления позволили создать только очень подвижные искусственные реснички с размерами на порядки больше, чем у их биологических аналогов. Это затрудняет разработку и изучение модельных систем и устройств с присущими им аспектами, зависящими от размера, а также их применение в субмикрометрических масштабах.
В своем новом исследовании ученые представили процесс получения магнитного эластомера (полимера) с получением материала с оптимальными свойствами и метод, позволяющий получать самые маленькие высокоподвижные искусственные реснички, демонстрирующие беспрецедентные возможности отклонения, с размерами, равными их биологическим аналогам.
Таким образом, представленная работа преодолевает барьер наноразмерного изготовления подвижных ресничек, прокладывая путь для максимального контроля и манипулирования структурами и процессами на микро- и наноуровнях.
