Bioingeniører opdager, hvordan partikler selv samles i strømmende væsker

I et stort gennembrud har bioingeniører ved University of California, San Diego opdaget, hvordan partikler selv samles til komplekse strukturer i strømmende væsker. Denne opdagelse har potentialet til at revolutionere områder som mikrofluidik, vævsteknologi og lægemiddellevering.

Forskerholdet, ledet af professor Juan de Pablo, fokuserede på at forstå opførselen af ​​kolloide partikler, som er partikler, der varierer i størrelse fra nanometer til mikrometer. Når disse partikler er suspenderet i en væske og udsat for strømning, samles de ofte selv i indviklede mønstre og strukturer.

Ved hjælp af en kombination af teoretisk modellering og eksperimentelle observationer opdagede bioingeniørerne, at selvsamlingsprocessen er drevet af en balance mellem hydrodynamiske kræfter og interpartikelinteraktioner. Disse kræfter arbejder sammen for at lede partiklerne mod specifikke konfigurationer, hvilket resulterer i dannelsen af ​​forskellige strukturer, såsom kæder, klynger og krystaller.

Et af de vigtigste resultater af undersøgelsen er, at selvmonteringsprocessen er meget tunerbar. Ved at kontrollere faktorer som partikelstørrelse, form, overfladeegenskaber og strømningsforhold kan forskere præcist designe de ønskede strukturer. Dette kontrolniveau åbner spændende muligheder for en lang række anvendelser.

For eksempel, i mikrofluidik, kunne evnen til selv at samle partikler i specifikke arkitekturer muliggøre udviklingen af ​​mere effektive og præcise mikrofluidiske enheder til opgaver som cellesortering, lægemiddelscreening og kemisk syntese.

Inden for vævsteknologi kan selvsamling bruges til at skabe stilladser og skabeloner, der styrer væksten og organiseringen af ​​celler, hvilket fører til udviklingen af ​​funktionelle væv og organer.

Ved lægemiddellevering kan selvsamlede partikelsystemer fungere som målrettede lægemiddelbærere, levere terapeutiske midler direkte til specifikke celler eller væv, øge lægemiddeleffektiviteten og reducere bivirkninger.

Opdagelsen af, hvordan partikler selv samler sig i strømmende væsker, repræsenterer et betydeligt fremskridt inden for bioteknologi. Ved at udnytte naturens selvorganiserende principper kan forskere nu designe og skabe komplekse strukturer med hidtil uset præcision, hvilket åbner op for nye muligheder for innovation på tværs af flere discipliner.