水能作为燃料驱动纳微发动机应用于生物医学?

发布:2013-06-13

    自驱动微纳发动机是一种能将化学能转化为机械能的微纳器件。它可在液体介质中自主运动,具有装载、运输和释放微纳货物的能力,在药物输送、细胞和蛋白质分离、环境治理及微纳传感器等方面有着重要的应用前景。但是,迄今研制的自驱动微纳发动机均需要双氧水、酸、碱、溴或碘水溶液作为燃料,这导致它们的生物相容性差,成为了困扰自驱动微纳发动机在生物医学领域应用的一个重大难题。

    近日,我校材料复合新技术国家重点实验室官建国教授领导的课题组利用金属镁(Mg)及其与水的反应产物生物相容性好的特点,创新性地提出并设计制备了第一个与生物相容的Mg/Pt双面神微米发动机。该研究成果日前被WILEY—VCH出版的《Angewandte Chemie International Edition》以研究快报的形式接收发表,论文题目:Self-propelled micromotors driven by magnesium-water reaction and their hemolytic propertieshttp://dx.doi.org/10.1002/anie.201300913),其课题组的牟方志博士、陈传瑞博士生和马会茹副教授三位为该论文的并列第一作者。他们发明的这种微米发动机不仅可以在含有碳酸氢钠的水溶液中运动,还可在磷酸盐缓冲液、红细胞悬浮液和血清各种生物介质中运动。他们研究发现在水介质中,碳酸氢钠能有效蚀刻金属镁表面易形成的氢氧化镁钝化层,使镁-水反应得以连续剧烈地进行,从而释放氢气泡,推动Mg/Pt双面神微米发动机运动。更为重要的是,无论是微米发动机本身还是其燃料体系组分都不会对红细胞产生明显的破坏作用,因此该研究成果为可在血液中自主运动,并能执行药物输送、血栓清除及血管修复等任务的微纳血液机器人的研究奠定了科学基础。

    《Angewandte Chemie International Edition》是材料和化学领域顶尖学术期刊之一,该期刊在2012年的SCI影响因子13.455。该工作得到了湖北省高端人才引领培养计划和国家自然科学基金、湖北省自然科学基金和武汉理工大学自主创新基金等的资助。

    另外,WILEY—VCH出版的另一本材料学科顶尖期刊《Advanced Functional Materials(2012年的SCI影响因子10.179)也在最新一期以首页插图(http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201370095)的形式全文报道了官建国课题组在最近取得另一项重要的研究成果垂直取向排列纳米管阵列的原位气泡诱导自组装技术” (http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201202747)