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  微米馬達在環(huán)境修復、靶向給藥和無創(chuàng)手術(shù)等領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。然而，在人工微米馬達制備時，在如何改進結(jié)構(gòu)和材料成分以提高其運動性能和多功能性方面還存在不足。

  鑒于此，香港大學機械工程系王立秋教授團隊提出了一種基于液滴微流控的微纖維約束方法，來精確設(shè)計和制備三維各向異性的微顆粒人工馬達，可實現(xiàn)對微米馬達的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸和組分進行獨立地系統(tǒng)地調(diào)控，從而為研究各項參數(shù)對微馬達運動的影響提供了一項平臺型的制備技術(shù)，使微馬達的優(yōu)化成為可能。制備的主要思路是利用微流控技術(shù)將液滴封裝在微纖維中，通過控制液滴在纖維內(nèi)部的有序組裝及微纖維干燥過程中的體積收縮程度，精確控制微液滴的變形，固化液滴后產(chǎn)生各向異性的微顆粒馬達。實驗中演示了基于光和熱固化材料的微馬達的制備。微馬達結(jié)構(gòu)的各向異性源自于微液滴模板的可控變形，而材料的各向異性來源于功能化的乳液模板。通過控制油滴產(chǎn)生的頻率，油滴/纖維相體積分數(shù)，以及不同的微纖維干燥方法，可以控制微馬達的形狀（紡錘形、鼓形、齒形、多層結(jié)構(gòu)、半紡錘體、半鼓形）。通過選擇不同的乳液模板及不同的材料，可以使制備的微馬達在大小、結(jié)構(gòu)（Janus結(jié)構(gòu)、核-殼結(jié)構(gòu)、空心結(jié)構(gòu)、 新月形紡錘體結(jié)構(gòu)，多層結(jié)構(gòu)等）和化學成分（表面或內(nèi)部結(jié)構(gòu)）上呈現(xiàn)出多樣性。

  通過摻雜鉑和磁性納米粒子，可使制備的微馬達具有催化推進和磁性向?qū)щp重功能，其中鉑催化雙氧水的分解用于推動馬達，而磁性顆粒允許在外部磁場下控制馬達的運動，最終使得微馬達能夠執(zhí)行精準捕獲、熟練運送和隨需釋放貨物的任務(wù)。除了通過外加磁場，微馬達運動的控制還可通過改變外部環(huán)境的幾何約束來實現(xiàn)。實驗中發(fā)現(xiàn)，微馬達的推進來源于氧氣氣泡的非對稱脫離和自電泳的雙重結(jié)合，微馬達的大小及鉑納米顆粒的摻雜量都可用以控制馬達的運動速度。

  相關(guān)成果以“Engineering Micromotors with Droplet Microfluidics”為題，近期在線發(fā)表于國際期刊《ACS Nano》(DOI:10.1021/acsnano.9b00731)上。博士生周春梅和博士后朱平安是該論文的共同第一作者，王立秋教授是該論文的通訊作者。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.9b00731