Measuring DNA Microswimmer Locomotion in Complex Flow Environments

要約

マイクロスイマーは、ミリメートル未満の水泳マイクロロボットであり、標的を絞った荷物の配送や低侵襲手術などの用途において、制御可能な移動のためのプラットフォームとしての可能性を示しています。
これらの対象用途で実行可能であるためには、マイクロスイマーは最終的に、動的な流体の流れと力が存在する環境内を航行できる必要があります。
この目標に向けたマイクロスイマーの実験研究は、マイクロスイマーの意図的な動きを環境によって誘発された動きから分離することが難しいため、現在はまれです。
この研究では、基準微小球を使用して複雑な流れ環境内でのマイクロスイマーの移動を測定する方法を紹介します。
強磁性および非磁性のポリスチレン基準微小球の粒子の動きを追跡することにより、マイクロスイマーの軌道に対する流体の流れと場の勾配の影響を捕捉します。
次に、流体の流れに対するこれらのマイクロスイマーの磁場駆動の並進を決定し、異なる流れを通る複数のマイクロスイマーの動きを示すことによってこの方法の有効性を実証します。

要約(オリジナル)

Microswimmers are sub-millimeter swimming microrobots that show potential as a platform for controllable locomotion in applications including targeted cargo delivery and minimally invasive surgery. To be viable for these target applications, microswimmers will eventually need to be able to navigate in environments with dynamic fluid flows and forces. Experimental studies with microswimmers towards this goal are currently rare because of the difficulty isolating intentional microswimmer motion from environment-induced motion. In this work, we present a method for measuring microswimmer locomotion within a complex flow environment using fiducial microspheres. By tracking the particle motion of ferromagnetic and non-magnetic polystyrene fiducial microspheres, we capture the effect of fluid flow and field gradients on microswimmer trajectories. We then determine the field-driven translation of these microswimmers relative to fluid flow and demonstrate the effectiveness of this method by illustrating the motion of multiple microswimmers through different flows.

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