Magnetická šachovnice přesně třídí mikročástice podle velikosti: Klíč k cílené léčbě a novým materiálům

Tým vědců z univerzit v Tübingenu, Bayreuthu a Kasselu a z Polské akademie věd vyvinul inovativní metodu pro přesné řízení pohybu magnetických mikročástic na základě jejich velikosti.

Tým vědců z univerzit v Tübingenu, Bayreuthu a Kasselu a z Polské akademie věd vyvinul inovativní metodu pro přesné řízení pohybu magnetických mikročástic na základě jejich velikosti. Tyto suspendované částice, známé jako koloidní částice, se pohybují ve velikostech od desítek nanometrů po několik mikrometrů a jejich kontrola je klíčová pro řadu aplikací, jako je cílené doručování léků, lékařské laboratorní testy a syntéza nových materiálů. Studie byla nedávno publikována v časopise Physical Review Letters.

Nová metoda spočívá v umístění mikročástic nad magnetickou vrstvu, která je vzorována jako šachovnice. Předchozí studie o magnetickém transportu koloidních částic byly omezeny na specifickou výšku, kde se magnetické síly zdánlivě vyrovnávaly a částice se pohybovaly bez ohledu na svou velikost. To znemožňovalo jejich specifickou kontrolu na základě velikosti.

Vědci toto omezení překonali tím, že částice přiblížili k magnetické vrstvě. Tím se rozdíly ve velikosti částic staly zřetelnějšími. „Uvolněním omezení vysoké elevace využíváme skutečnosti, že částice různých velikostí vnímají magnetickou krajinu odlišně,“ vysvětluje Dr. Daniel de las Heras z Univerzity v Tübingenu a korespondenční autor studie.

Částice lze ovládat pomocí jednotného vnějšího magnetického pole a jeho specifické orientace, čímž se pro mikročástice vytváří energetická krajina závislá na poloze a výšce. Klíčové jsou orientace vnějšího magnetického pole, které zásadně mění tvar této energetické krajiny a mají diamantové obrysy. Pokud se vnější magnetické pole vine kolem těchto obrysů, částice jsou transportovány mezi dvěma buňkami šachovnicového vzoru. Rozhodující je, že velikost těchto obrysů se mění s rostoucí velikostí částice. To umožňuje vědcům přesně a současně ovládat částice různých velikostí nezávisle na sobě. Například jedna smyčka magnetického pole může být dostatečně velká, aby obsáhla dráhu velké částice a uvedla ji do pohybu, zatímco malou částici mine a ta zůstane v klidu.

Tato inovace otevírá dveře k efektivnějšímu vývoji léků s menšími vedlejšími účinky, kde by bylo možné cíleně doručovat léčivé látky pouze do postižených buněk. Dále by mohla vést k vytváření pokročilých materiálů s přesně definovanými vlastnostmi, což by mělo široké uplatnění v různých průmyslových odvětvích.