stringtranslate.com

Микропловец

Микропловец – микроскопический объект , обладающий способностью двигаться в жидкой среде. [1] Естественные микропловцы встречаются повсюду в мире природы в виде биологических микроорганизмов , таких как бактерии , археи , простейшие , сперматозоиды и микроживотные . С начала нового тысячелетия возрос интерес к производству синтетических и биогибридных микропловцов . Хотя с момента их появления прошло всего два десятилетия, они уже показали себя перспективными для различных биомедицинских и экологических применений. [1]

Учитывая недавний характер этой области, в литературе до сих пор нет единого мнения по номенклатуре микроскопических объектов, которые в этой статье называются «микропловцами». Среди множества альтернативных названий, даваемых таким объектам в литературе, наиболее часто встречаются микропловцы, микро/нанороботы и микро/наномоторы. Другие общие термины могут быть более описательными, включая информацию о форме объекта, например, микротрубка или микроспираль, его компонентах, например, биогибрид, спермбот, [2] бактериобот, [3] или микробиоробот, [4] или поведении. , например, микроракета, микропуля, микроинструмент или микрокаток. Исследователи также дали имена своим конкретным микропловцам, например, medibots, [5] hairbots, [6] iMushbots, [7] IRONSperm, [8] teabots, [9] биоботы, [10] T-budbots, [11] или MOFBOTS. [12] [1]

Фон

В 1828 году британский биолог Роберт Браун обнаружил непрерывное покачивающееся движение пыльцы в воде и описал свое открытие в своей статье «Краткий отчет о микроскопических наблюдениях…» [13] , что привело к расширенной научной дискуссии о происхождении этого движения. Эта загадка была решена только в 1905 году, когда Альберт Эйнштейн опубликовал свое знаменитое эссе « Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flussigkeiten suspendierten Teilchen» . [14] Эйнштейн не только сделал вывод о диффузии взвешенных частиц в покоящихся жидкостях, но и предположил, что эти результаты можно использовать для определения размера частиц — в каком-то смысле он был первым в мире микрореологом . [15]

С тех пор, как Ньютон разработал свои уравнения движения, загадка движения на микромасштабе часто всплывала в истории науки, что хорошо продемонстрировано в нескольких статьях, которые следует кратко обсудить. Во-первых, основная концепция, популяризированная Осборном Рейнольдсом , заключается в том, что относительная важность инерции и вязкости для движения жидкости зависит от определенных деталей рассматриваемой системы. [15] Число Рейнольдса Re , названное в его честь, количественно определяет это сравнение как безразмерное соотношение характерных инерционных и вязких сил:

Э. М. Перселл
Плавающий гребешок Перселла
: «Быстро или медленно, он точно повторяет свою траекторию и возвращается туда, откуда начал». [16]

Здесь ρ представляет плотность жидкости; u — характерная скорость системы (например, скорость плывущей частицы); l — характерный масштаб длины (например, размер пловца); μ — вязкость жидкости. Принимая в качестве суспендирующей жидкости воду и используя экспериментально наблюдаемые значения u , можно определить, что инерция важна для макроскопических пловцов, таких как рыбы ( Re = 100), в то время как вязкость доминирует в движении микромасштабных пловцов, таких как бактерии ( Re = 10 -4) . ). [15]

Огромное значение вязкости для плавания в микрометровом масштабе имеет глубокие последствия для стратегии плавания. Об этом памятно говорил Э. М. Перселл , приглашавший читателя в мир микроорганизмов и теоретически изучавший условия их движения. [16] Во-первых, стратегии движения крупных пловцов часто включают в себя передачу импульса окружающей жидкости в периодических дискретных событиях, таких как образование вихрей , и движение по инерции между этими событиями . Это не может быть эффективно для микроразмерных пловцов, таких как бактерии: из-за большого вязкостного демпфирования время инерционного движения объекта микронного размера составляет порядка 1 мкс. Расстояние движения микроорганизма, движущегося с типичной скоростью, составляет около 0,1 ангстрема (Å). Перселл пришел к выводу, что только силы, действующие в настоящий момент на микромасштабное тело, способствуют его движению, поэтому необходим метод постоянного преобразования энергии. [16] [15]

Микроорганизмы оптимизировали свой метаболизм для непрерывного производства энергии, в то время как чисто искусственные микроплаватели (микророботы) должны получать энергию из окружающей среды, поскольку их бортовая емкость очень ограничена. Как дальнейшее следствие непрерывного рассеивания энергии, биологические и искусственные микропловцы не подчиняются законам равновесной статистической физики и должны описываться неравновесной динамикой. [15] С математической точки зрения Перселл исследовал последствия низкого числа Рейнольдса, взяв уравнение Навье-Стокса и исключив инерционные члены:

где – скорость жидкости, – градиент давления . Как заметил Перселл, полученное уравнение — уравнение Стокса — не содержит явной зависимости от времени. [16] Это имеет некоторые важные последствия для того, как подвешенное тело (например, бактерия) может плавать посредством периодических механических движений или деформаций (например, жгутика ) . Во-первых, скорость движения практически не имеет значения для движения микропловец и окружающей жидкости: изменение скорости движения изменит масштаб скоростей жидкости и микропловец, но не изменит структуру жидкости. поток. Во-вторых, изменение направления механического движения просто изменит все скорости в системе. Эти свойства уравнения Стокса сильно ограничивают диапазон возможных стратегий плавания. [16] [15]

В качестве конкретной иллюстрации рассмотрим математический гребешок , состоящий из двух жестких частей, соединенных шарниром. Может ли «гребешок» плавать, периодически открывая и закрывая шарнир? Нет: независимо от того, как цикл открытия и закрытия зависит от времени, гребешок всегда вернется в исходную точку в конце цикла. Отсюда возникла поразительная цитата: «Быстро или медленно, он точно повторяет свою траекторию и возвращается туда, откуда начал». [16] В свете этой теоремы о гребешках Перселл разработал подходы относительно того, как можно создать искусственное движение на микромасштабе. [15] Эта статья продолжает вдохновлять постоянные научные дискуссии; например, недавняя работа группы Фишера из Института интеллектуальных систем Макса Планка экспериментально подтвердила, что принцип гребешка справедлив только для ньютоновских жидкостей . [17] [15]

Типы

Различные типы микропловцов питаются и приводятся в действие по-разному. Были рассмотрены стратегии плавания для отдельных микропловцов  [3] [18] [19] [20] [21] [22] , а также групп микропловцов  [23] [24] [25] [26] [27 ] [28]. вниз сквозь годы. Обычно микропловцы полагаются либо на внешние источники энергии, как в случае с магнитным, [29], оптическим, [10] или акустическим управлением, [30] , либо используют топливо, доступное в окружающей среде, как в случае с биогибридными или каталитическими системами . микропловцы. Магнитное и акустическое приведение в действие обычно совместимо с манипуляциями с микропловцами in vivo , а каталитические микропловцы могут быть специально спроектированы для использования топлива in vivo . Использование оптических сил в биологических жидкостях или in vivo является более сложной задачей, но, тем не менее, были продемонстрированы интересные примеры. [10]

Часто исследователи предпочитают черпать вдохновение у природы либо для всей конструкции микропловец, либо для достижения желаемого типа движения. Например, один из первых биоинспирированных микропловцов состоял из эритроцитов человека , модифицированных искусственным компонентом, похожим на жгутик , состоящим из нитей магнитных частиц, связанных посредством взаимодействия биотин - стрептавидин . [31] Совсем недавно с использованием формованного света было продемонстрировано биомиметическое плавание, вдохновленное червеобразными свойствами бегущей волны, [32] передвижением креветок, [33] и бегущим и кувыркающимся движением бактерий , [34] . [10]

Другой подход, вдохновленный природой, — использование биогибридных микропловцов. Они состоят из живого компонента и синтетического. Биогибриды чаще всего используют преимущества микромасштабного движения различных биологических систем, а также могут использовать другое поведение, характеризующее живой компонент. [35] Для магнитных биоинспирированных и биогибридных микропловцов типичными модельными организмами являются бактерии, сперматозоиды и магнитотаксические клетки. [36] В дополнение к использованию магнитных сил, активация биоинспирированных микропловцов также была продемонстрирована с использованием, например, акустического возбуждения  [37] или оптических сил. [38] Еще одним природным поведением, связанным с оптическими силами, является фототаксис , который может использоваться, например, микроорганизмами-переносчиками, [39] синтетическими микропловцами  [40] [41] [42] или биогибридными микропловцами. [43] Ряд недавних обзорных статей посвящен объяснению или сравнению существующих стратегий движения и управления, используемых при активации микропловец. [44] [45] [46] [47] [48] Магнитное срабатывание чаще всего включается для контролируемого управления in vivo , даже для микропловцов, которые полагаются на другой тип движения. В 2020 году Колеосо и др. рассмотрел использование магнитных небольших роботов для биомедицинских применений и предоставил подробную информацию о различных магнитных полях и системах срабатывания, разработанных для таких целей. [29] [1]

Стратегии изготовления микропловцов включают двухфотонную полимеризационную 3D-печать , фотолитографию , электроосаждение с помощью шаблона или соединение живого компонента с неодушевленным с использованием различных стратегий. В более поздних подходах используется 4D-печать , то есть 3D-печать материалов, реагирующих на раздражители. [49] [50] [51] [52] Часто требуется дополнительная функционализация либо для обеспечения определенного типа срабатывания, например металлического покрытия для магнитного управления или термоплазмонных реакций, либо как часть приложения, если требуются определенные характеристики. например, для зондирования, транспортировки грузов, контролируемого взаимодействия с окружающей средой или биоразложения . [53] [54] [55] [56] [1]

Естественные микропловцы

Изменение скорости и числа Рейнольдса в зависимости от длины пловца  [15]
Естественные микропловцы
Рисунок водоросли Chlamydomonas Reinhardtii в совместной культуре с бактериями  Escherichia coli [57]

Подвижные системы развивались в естественном мире с течением времени и в масштабах длины, охватывающих несколько порядков, и развивались анатомически и физиологически для достижения оптимальных стратегий самодвижения и преодоления последствий сил высокой вязкости и броуновского движения , как показано на диаграмме. справа. [58] [15]

Некоторые из наименьших известных естественных подвижных систем представляют собой моторные белки , т. е. белки и белковые комплексы, присутствующие в клетках и выполняющие разнообразные физиологические функции путем преобразования химической энергии в механическую . Эти моторные белки классифицируются как миозины , кинезины или динеины . Миозиновые моторы отвечают за мышечные сокращения и транспортировку грузов , используя актиновые нити в качестве дорожек. С другой стороны, динеиновые моторы и кинезиновые моторы используют микротрубочки для транспортировки везикул через клетку. [59] [60] Механизм, который используют эти белковые моторы для преобразования химической энергии в движение, зависит от гидролиза АТФ , что приводит к изменению конформации глобулярного моторного домена, что приводит к направленному движению. [61] [62] [15]

Помимо моторных белков, ферменты, традиционно известные своими каталитическими функциями в биохимических процессах, могут функционировать как наномашины, преобразующие химическую энергию в механическое действие на молекулярном уровне. Диффузия различных ферментов (например, уреазы и каталазы), измеряемая с помощью флуоресцентной коррелированной спектроскопии (FCS), увеличивается в зависимости от субстрата. [63] [64] Более того, когда ферменты связаны с мембраной, их каталитическое действие может стимулировать движение липидных везикул. Например, липидные везикулы, интегрированные с такими ферментами, как трансмембранная аденозин-5'-трифосфатаза, мембраносвязанная кислая фосфатаза или уреаза, демонстрируют повышенную подвижность, коррелирующую со скоростью ферментативного оборота. [65]

Бактерии можно условно разделить на две принципиально разные группы: грамположительные и грамотрицательные бактерии , различающиеся архитектурой клеточной оболочки. В каждом случае клеточная оболочка представляет собой сложную многослойную структуру, защищающую клетку от окружающей среды. У грамположительных бактерий цитоплазматическая мембрана окружена только толстой клеточной стенкой из пептидогликана . Напротив, оболочка грамотрицательных бактерий более сложна и состоит (изнутри наружу) из цитоплазматической мембраны, тонкого слоя пептидогликана и дополнительной внешней мембраны, также называемой липополисахаридным слоем . Другие структуры поверхности бактериальных клеток варьируются от дезорганизованных слоев слизи до высокоструктурированных капсул . Они состоят из секретируемых слизистых или липких полисахаридов или белков, которые обеспечивают защиту клеток и находятся в прямом контакте с окружающей средой. У них есть и другие функции, в том числе крепление к твердым поверхностям. Кроме того, на поверхности могут присутствовать белковые придатки: бахромки и пили могут иметь разную длину и диаметр, а в их функции входит адгезия и подергивающая подвижность . [66] [67] [15]

В частности, для микроорганизмов, живущих в водной среде, передвижение относится к плаванию, и, следовательно, мир полон различных классов плавающих микроорганизмов, таких как бактерии, сперматозоиды , простейшие и водоросли . Бактерии перемещаются благодаря вращению волосообразных нитей, называемых жгутиками , которые прикреплены к белковому моторному комплексу на клеточной стенке бактерий. [15]

Следующая таблица основана на данных Schwarz et al. , 2017, [68] приводит несколько примеров естественных или биологических микропловцов.

Синтетические микропловцы

«Искусственный микропловец — это передовая технология, имеющая инженерное и медицинское применение. Естественный микропловец, такой как бактерии и сперматозоиды, также играет важную роль в широком спектре инженерных, медицинских и биологических явлений. Из-за небольшого размера микропловец , инерционное воздействие окружающего поля потока может быть незначительным. В таком случае обратная деформация тела не может вызвать миграцию пловца, что известно как теорема гребешка . Чтобы преодолеть последствия теоремы гребешка, микропловец должен пройти невзаимная деформация тела для достижения миграции. Таким образом, стратегия плавания полностью отличается от стратегии пловцов макромасштаба...". [90]

Под световыми полями частицы Януса из полистирола и золота заставляют плавать и вращаться поочередно, следуя заранее заданному пути  [91].

Одной из текущих инженерных задач является создание миниатюрных функциональных транспортных средств, способных выполнять сложные задачи в небольших масштабах, которые в противном случае были бы непрактичны, неэффективны или совершенно невозможны с помощью обычных средств. Эти транспортные средства называются нано/микромоторами или нано/микророботами, и их следует отличать от еще более мелких молекулярных машин для энергетики, вычислений или других приложений, с одной стороны, и статических микроэлектромеханических систем (МЭМС) – с другой стороны этой шкалы размеров. Вместо того, чтобы быть электронными устройствами на чипе, микромоторы способны свободно перемещаться в жидкой среде, управляясь или направляясь извне или за счет собственной конструкции, что может быть достигнуто с помощью различных механизмов, наиболее важным из которых являются каталитические реакции , [92] [93] [ 94] [95] магнитные поля , [96] или ультразвуковые волны . [97] [98] [99] [100] [101]

В настоящее время ученые стремятся к созданию множества приложений для измерения, срабатывания или доставки, и одним из наиболее ярких примеров является местное нацеливание лекарств для лечения рака. [102] [5] Для подобных применений микромотор должен иметь возможность свободно перемещаться, т. е. плавать, в трех измерениях, эффективно контролируемых и направляемых с помощью надежного механизма. [68]

Низкое число Рейнольдса является прямым следствием небольшого размера микропловцов . Это означает, что в физике плавания микропловцов преобладают силы вязкого сопротивления, проблема, которая широко обсуждается физиками в этой области. [99] [103] [58] Этот вид плавания бросил вызов инженерам, поскольку он не часто встречается в повседневной жизни, но, тем не менее, его можно наблюдать в природе для подвижных микроорганизмов, таких как сперматозоиды или некоторые бактерии. Естественно, эти микроорганизмы с самого начала послужили вдохновением для создания искусственных микромоторов, поскольку они смогли решить задачи, с которыми приходится сталкиваться активному, самодостаточному аппарату-микропловец. [104] С помощью биомиметических подходов исследователи смогли имитировать стратегию движения сперматозоидов и бактерий Escherichia coli, основанную на жгутиках , воспроизводя соответствующую форму их жгутика и активируя его магнитными полями. [31] [105] [68] [15]

Микроорганизмы адаптировали свое передвижение к суровым условиям режима низких чисел Рейнольдса, применяя различные стратегии плавания. [106] Например, E. coli движется, вращая свой спиральный жгутик, [107] [108] Жгутики Chlamydomonas двигаются брассом. [109] Африканская трипаносома имеет спиральный жгутик, прикрепленный к телу клетки, через который проходит плоская волна. [110] [111] Плавание таких естественных пловцов исследовалось на протяжении последних полувека. [112] В результате этих исследований были также предложены искусственные пловцы, такие как лист Тейлора, [113] двухшарнирный пловец Перселла, [16] [114] трехзвенный сферический пловец, [115] [116] [117 ] ] пловец с двумя эластичными сферами  [118] и пловец с тремя сферами с пассивной эластичной рукой [119] , которые еще больше улучшили понимание пловцов с низким числом Рейнольдса. Одна из проблем при предложении искусственного пловца заключается в том, что предлагаемый ход движения не должен быть взаимным, иначе он не сможет двигаться сам по себе из-за теоремы Гребешка. В теореме Гребешка Перселл утверждал, что пловец с одним шарниром или одной степенью свободы вынужден совершать возвратно-поступательные движения и, следовательно, не сможет плавать в режиме Стокса. [106] [16] [112]

Перселл предложил два возможных способа уклониться от теоремы Гребешка: один — движение «штопора»  [107] [104] , а другой — движение «гибкого весла». [120] [121] Используя концепцию гибкого весла, Дрейфус и др. описали микропловец, который использует упругие свойства тонкой нити, состоящей из парамагнитных шариков. [31] Чтобы нарушить симметрию инверсии времени, к гибкому рычагу была прикреплена пассивная головка. Пассивная голова снижает скорость гибкого пловца. Чем больше голова, тем выше сила сопротивления, испытываемая пловцом. Голова необходима для плавания, поскольку без нее хвост совершает возвратно-поступательное движение, и скорость пловца снижается до нуля. [122] [112]

Другой способ, с помощью которого микропловцы могут двигаться вперед, — это каталитические реакции. Черпая вдохновение у Уайтсайдса, который использовал разложение перекиси водорода (H 2 O 2 ) для перемещения объектов размером см/мм по поверхности воды, [123] Sen et al. (2004) изготовили каталитические двигатели микрометрового диапазона. [92] Эти микропловцы представляли собой стержнеобразные частицы диаметром 370 нм и состояли из сегментов Pt и Au длиной 1 мкм. Они двигались вперед за счет разложения перекиси водорода в растворе, которое катализировалось на воду и кислород. Стержни Pt/Au смогли стабильно развивать скорость до 8 мкм/с в растворе 3,3% перекиси водорода. При разложении перекиси водорода со стороны Pt образуются кислород, два протона и два электрона. Два протона и электрона направятся к Au, где они будут использованы для реакции с другой молекулой перекиси водорода с образованием двух молекул воды. Движения двух протонов и двух электронов через стержень тянут жидкость к стороне Au, таким образом, этот поток жидкости будет толкать стержень в противоположном направлении. Этот механизм самоэлектрофореза обеспечивает движение этих палочек. [93] Дальнейший анализ Pt/Au стержней показал, что они способны осуществлять хемотаксис в направлении более высоких концентраций перекиси водорода, [94] транспортировать груз, [95] и демонстрируют управляемое движение во внешнем магнитном поле при добавлении внутренних сегментов Ni. [95]

Реагирование на раздражители

Симметричная самотермофоретическая активная частица  [124]
масштабная линейка имеет длину 1 мкм.

Реконфигурируемые синтетические или искусственные микропловцы нуждаются во внутренней обратной связи [125]. Самодвижущиеся микрочастицы часто предлагаются в качестве синтетических моделей биологических микропловцов, однако им не хватает внутренне регулируемой адаптации, как у их биологических аналогов. И наоборот, адаптация может быть закодирована в более крупных мягких робототехнических устройствах, но ее трудно перенести в коллоидный масштаб. [125]

Повсеместное распространение и успех подвижных бактерий тесно связаны с их способностью автономно адаптироваться к различным средам, поскольку они могут реконфигурировать свою форму, метаболизм и подвижность с помощью внутренних механизмов обратной связи. [126] [127] Реализация искусственных микропловцов со схожими адаптационными возможностями и автономным поведением может существенно повлиять на технологии, начиная от оптимального транспорта и заканчивая зондированием и микроробототехникой. [128] Сосредоточив внимание на адаптации, существующие подходы на коллоидном уровне в основном полагаются на внешнюю обратную связь, либо для регулирования подвижности посредством пространственно-временной модуляции скорости и направления движения  [129] [124] [130] [131] либо для того, чтобы вызвать изменения формы. посредством тех же магнитных или электрических полей, [132] [133] [134] , которые также приводят в движение частицы. Напротив, наделить искусственных микропловцов механизмом внутренней обратной связи, который регулирует подвижность в ответ на стимулы, отделенные от источника движения, остается труднодостижимой задачей. [125]

Многообещающим путем достижения этой цели является использование связи между формой частиц и их подвижностью. Эффективного переключения между различными состояниями движения можно, например, достичь за счет спонтанной агрегации нарушающих симметрию активных кластеров различной геометрии, [135] [136] [137] [138] , хотя этот процесс не имеет желаемого детерминированного контроля. И наоборот, создание коллоидных кластеров фиксированной формы и состава обеспечивает точный контроль подвижности  [139] [140] [141], но не требует адаптации. Хотя был достигнут прогресс в создании реконфигурируемых роботов субмиллиметрового масштаба, [142] [143] [144] [145] [146] уменьшение масштаба этих концепций до коллоидного уровня требует альтернативного изготовления и проектирования. Меняющие форму коллоидные кластеры, реконфигурирующиеся по заранее определенному пути в ответ на локальные стимулы  [147] , будут сочетать в себе обе характеристики с высоким потенциалом для реализации концепции адаптивных искусственных микропловцов. [125]

Биогибридные микропловцы

Виды бактериальных биогибридных микропловцов  [148]
Разработка бактериальных биогибридных микропловцов  [149]
захват, доставка, зондирование и высвобождение.

Так называемый биогибридный микропловец можно определить как микропловец, состоящий как из биологических, так и из искусственных частей, например, одного или нескольких живых микроорганизмов, прикрепленных к одной или различным синтетическим частям. Биогибридный подход напрямую использует живые микроорганизмы в качестве основного компонента или модифицированной основы функционального микропловец. [150] [151] Первоначально микроорганизмы использовались в качестве двигательных единиц искусственных устройств, но в последние годы эта роль была расширена и изменена в сторону других функций, которые используют биологические возможности этих организмов с учетом их способов взаимодействия с другими клетками. и живое вещество, особенно для применения внутри человеческого тела, например, для доставки лекарств или оплодотворения. [152] [153] [68]

Очевидным преимуществом микроорганизмов является то, что они естественным образом объединяют подвижность и различные биологические функции в удобном миниатюрном корпусе в сочетании с возможностями автономного восприятия и принятия решений. Они способны адаптироваться и процветать в сложных условиях in vivo , а также способны к самовосстановлению и самосборке при взаимодействии с окружающей средой. В этом смысле самодостаточные микроорганизмы естественным образом функционируют очень похоже на то, что мы представляем для искусственно созданных микророботов: они собирают химическую энергию из окружающей среды для питания молекулярных моторных белков, которые служат приводами, они используют ионные каналы и сети микротрубочек , действуя как внутриклеточные связи. , они полагаются на РНК или ДНК в качестве памяти для алгоритмов управления и содержат множество различных мембранных белков для восприятия и оценки своего окружения. Все эти способности действуют вместе, позволяя микробам процветать и достигать своих целей и функций. В принципе, эти способности также квалифицируют их как биологических микророботов для новых операций, таких как тераностика , сочетание диагностики и терапии, если мы сможем навязать такие функции искусственно, например, путем функционализации с помощью терапии. Кроме того, искусственные расширения могут использоваться в качестве ручек для механизмов внешнего контроля и надзора или для повышения производительности микроба, чтобы направлять и адаптировать его функции для конкретных применений. [68]

Фактически, биогибридный подход можно представить дуалистическим образом в отношении трех основных компонентов микроробота in vivo: подвижности, контроля и функциональности. Рисунок 1 иллюстрирует, как эти три ингредиента могут быть реализованы либо биологически, т.е. с помощью микроорганизма, либо искусственно, т.е. с помощью синтетического компонента. Например, гибридный биомикромотор на основе сперматозоида может приводиться в движение жгутиком спермия или прикрепленным к нему искусственным спиральным жгутиком. [154] [155] Он может ориентироваться автономно посредством биологических взаимодействий с окружающей средой и другими клетками или управляться и контролироваться извне с помощью искусственных датчиков и исполнительных механизмов. Наконец, он может выполнять биологическую функцию, например, присущую ему способность оплодотворять яйцеклетку, или искусственно навязанную функцию, например, доставку синтетических лекарств или векторов ДНК. Биогибридное устройство может использовать любую возможную комбинацию таких биологических и искусственных компонентов для выполнения конкретного применения. [68]

Навигация

Гидродинамика может определить оптимальный маршрут для навигации микропловца [156] . По сравнению с хорошо изученной проблемой управления макроскопическим агентом, например самолетом или лунным кораблем, для оптимального достижения цели, оптимальные навигационные стратегии для микропловцов, испытывающих гидродинамическое взаимодействие со стенками и препятствия гораздо менее понятны. [156] Кроме того, гидродинамические взаимодействия в взвесях микропловцов вызывают сложное поведение. [157] [158] Поиск того, как осуществлять навигацию или управление для оптимального достижения цели, важен, например, для самолетов, чтобы сэкономить топливо при сложных условиях ветра на пути к удаленному пункту назначения, или для координации движения части космического агента для безопасной посадки на Луну. Эти классические задачи хорошо изучены и обычно решаются с использованием теории оптимального управления . [159] Аналогичным образом, стратегии навигации и поиска часто встречаются во множестве биологических систем, включая добычу пищи животными [160] или Т-клетки , ищущие мишени для запуска иммунного ответа. [161]

Растет интерес к задачам оптимальной навигации и стратегиям поиска  [162] [163] [164] [165] [166] [167] микропловцов  [58] [103] [168] [169] и «сухих» активных броуновских частиц. , [170] [99] [171] [172] [156] Можно отнести к общей задаче, касающейся оптимальной траектории микропловец, который может свободно управлять, но не может контролировать свою скорость к заранее определенной цели (навигация из пункта в пункт). как «задача оптимальной навигации микропловец». Характерные различия между задачей оптимальной навигации микропловеца и обычными задачами оптимального управления для макроагентов, таких как самолеты, круизные лайнеры или лунные корабли, коренятся в присутствии растворителя с низким числом Рейнольдса только в первой задаче. Они включают в себя (i) сверхзатухающую динамику, (ii) тепловые колебания и (iii) дальнодействующие гидродинамические взаимодействия, опосредованные жидкостью, с границами раздела, стенками и препятствиями, все из которых характерны для микропловцов. [99] В частности, неконсервативные гидродинамические силы, с которыми сталкиваются микропловцы, требуют особой стратегии навигации, чем консервативные гравитационные силы, действующие, например, на космические аппараты. Недавняя работа исследовала проблемы оптимальной навигации сухих активных частиц (и частиц во внешних полях потока), учитывающих (i) и частично также (ii). В частности, недавние исследования стали пионерами в использовании обучения с подкреплением  [173] [174] [175] , например, для определения оптимальных стратегий управления активными частицами для оптимального перемещения к целевой позиции  [162] [163] [166] [167] или для использования внешние поля потока, чтобы избежать попадания в определенные структуры потока, изучая интеллектуальную гравитацию . [176] Глубокое обучение с подкреплением использовалось для изучения проблем навигации микропловец в лабиринтах и ​​массивах препятствий  [177] при условии глобального  [163] или только локального  [164] знания об окружающей среде. Аналитические подходы к оптимальной навигации активных частиц  [165] [166] дополняют эти работы и позволяют тестировать результаты машинного обучения. [166] [167] [156]

Приложения

Как и в случае с микротехнологиями и нанотехнологиями в целом, история применения микропловцов, возможно, начинается со знаменитой лекции Ричарда Фейнмана « На дне много места» . [178] В своей провидческой речи, среди других тем, Фейнман обратился к идее микроскопических хирургов, сказав: «...в хирургии было бы интересно, если бы вы могли проглотить хирурга. Вы помещаете механического хирурга внутрь кровеносного сосуда, и это заходит в сердце и «осматривает» вокруг (конечно, информацию нужно передавать). Он выясняет, какой клапан неисправен, берет маленький ножик и разрезает его. Другие маленькие машины могут быть постоянно включены в тело, чтобы помочь какому-то неадекватно функционирующему органу». Концепция хирурга, которого можно проглотить, вскоре была представлена ​​в научно-фантастическом фильме « Фантастическое путешествие» и в произведениях Айзека Азимова . [1]

Магнитотактические бактерии , такие как Magnetococcus marinus , как потенциальные носители лекарств, способные проникать в опухоль  [179]

Всего несколько десятилетий спустя микропловцы, стремящиеся стать настоящими микрохирургами, превратились из интригующей научно-фантастической концепции в реальность, изучаемую во многих исследовательских лабораториях по всему миру, как уже подчеркивал Метин Ситти в 2009 году . [180] [1] Эти активные Агенты, способные двигаться самостоятельно в среде с низким числом Рейнольдса , могут сыграть ключевую роль в будущем наномедицины , как это популяризировал в 2016 году Юваль Ноа Харари в книге «Homo Deus: Краткая история завтрашнего дня ». [181] В частности, они могут стать полезными для адресной доставки генов  [182] или лекарств  [183] ​​[184] и других грузов  [185] [186] к определенной цели (например, раковой клетке) через наши кровеносные сосуды. , требуя от них найти хороший или в идеале оптимальный путь к цели, избегая, например, препятствий и неудачных областей поля потока. [156]

Уже в 2010 г. Нельсон и др. рассмотрел существующие и предполагаемые применения микророботов в малоинвазивной медицине . [187] С тех пор эта область расширилась, и стало ясно, что микропловцы имеют большой потенциал для биомедицинских применений. [1] Уже сейчас многие интересные задачи можно выполнять in vitro с использованием специально разработанных микропловцов. Тем не менее, по состоянию на 2020 год необходимо решить ряд проблем, касающихся контроля in vivo , биосовместимости и долгосрочной биобезопасности, прежде чем микропловцы смогут стать жизнеспособным вариантом для многих клинических применений. [188] [1]

Схематическое изображение классификации биомедицинских применений показано на схеме слева ниже. Это включает использование микропловцов для перевозки грузов при доставке лекарств и других биомедицинских применениях, а также для вспомогательного оплодотворения, зондирования, микроманипуляций и визуализации. Некоторые из более сложных микропловцов можно отнести к нескольким категориям, поскольку они применяются одновременно, например, для зондирования и доставки лекарств. [1]

Биомедицинское применение микропловцов  [1]
Необходимые условия для работы микропловец
с возможностями медицинского вмешательства  [189]

Проектирование автономной микроскопической мобильной машины или микроробота для функционирования in vivo с возможностями медицинского вмешательства должно предполагать комплексный подход, включающий в себя проектирование трехмерной формы тела, состава материала, технологии производства, стратегии развертывания, методов приведения в действие и управления, модальности визуализации, преодоления биологических барьеров. и выполнение предписанных медицинских задач необходимо учитывать в целом, как показано на диаграмме справа выше. Каждый из этих существенных аспектов содержит особые конструктивные соображения, которые должны быть отражены в физической конструкции микроробота. [189]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcdefghijk Бунеа, Ада-Иоана; Табориски, Рафаэль (2020). «Последние достижения в области микропловцов для биомедицинских применений». Микромашины . 11 (12): 1048. дои : 10,3390/ми11121048 . ПМЦ  7760273 . ПМИД  33261101. Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.
  2. ^ Медина-Санчес, Мариана; Шварц, Лукас; Мейер, Энн К.; Хебенстрейт, Франциска; Шмидт, Оливер Г. (2016). «Доставка клеточных грузов: к вспомогательному оплодотворению с помощью микромоторов, несущих сперму». Нано-буквы . 16 (1): 555–561. Бибкод : 2016NanoL..16..555M. doi : 10.1021/acs.nanolett.5b04221. ПМИД  26699202.
  3. ^ Аб Шауэр, Оливер; Мостагачи, Бабак; Колин, Реми; Хюртген, Даниэль; Краус, Дэвид; Ситти, Метин; Суржик, Виктор (2018). «Подвижность и хемотаксис бактериальных микропловцов, полученные с использованием биотинового дисплея, опосредованного антигеном 43». Научные отчеты . 8 (1): 9801. Бибкод : 2018NatSR...8.9801S. дои : 10.1038/s41598-018-28102-9. ПМК 6023875 . ПМИД  29955099. 
  4. ^ Магданц, Вероника; Санчес, Сэмюэл; Шмидт, Оливер Г. (2013). «Разработка микробиоробота, приводимого в движение сперматозоидами и жгутиками». Передовые материалы . 25 (45): 6581–6588. Бибкод : 2013AdM....25.6581M. дои : 10.1002/adma.201302544 . PMID  23996782. S2CID  5125033.
  5. ^ аб Шривастава, Сарвеш Кумар; Медина-Санчес, Мариана; Кох, Бритта; Шмидт, Оливер Г. (2016). «Медиботы: биогенные микрокинжалы двойного действия для одноклеточной хирургии и высвобождения лекарств». Передовые материалы . 28 (5): 832–837. Бибкод : 2016AdM....28..832S. дои : 10.1002/adma.201504327. PMID  26619085. S2CID  40955542.
  6. ^ Сингх, Аджай Викрам; Дад Ансари, Мохаммад Хасан; Даян, Джем Балда; Гилтинан, Джошуа; Ван, Шуо; Ю, Ян; Кишор, Вимал; Ло, Питер; Луч, Андреас; Ситти, Метин (2019). «Многофункциональный магнитный робот для волос для свободного остеогенеза, ультразвуковой контрастной визуализации и доставки лекарств». Биоматериалы . 219 : 119394. doi :10.1016/j.bimaterials.2019.119394. PMID  31382208. S2CID  199451792.
  7. ^ Бхуян, Таманна; Сингх, Амит Кумар; Датта, Дипанджали; Унал, Айнур; Гош, Сиддхартха Санкар; Бандиопадхьяй, Дипанкар (2017). «Хемотаксис i Mushbots , управляемый магнитным полем , для таргетной противораковой терапии». ACS Биоматериалы, наука и инженерия . 3 (8): 1627–1640. doi : 10.1021/acsbimaterials.7b00086. ПМИД  33429648.
  8. ^ Магданц, Вероника; Халил, Ислам С.М.; Зиммхен, Джулиана; Фуртадо, Гильерме П.; Моханти, Сумит; Гебауэр, Йоханнес; Сюй, Хайфэн; Клингнер, Анке; Азиз, Азаам; Медина-Санчес, Мариана; Шмидт, Оливер Г.; Мисра, Сартак (2020). «IRONSperm: Мягкие магнитные микророботы с шаблоном спермы». Достижения науки . 6 (28): eaba5855. Бибкод : 2020SciA....6.5855M. doi : 10.1126/sciadv.aba5855. ПМЦ 7450605 . ПМИД  32923590. 
  9. ^ Бхуян, Таманна; Датта, Дипанджали; Бхаттачарджи, Митрадип; Сингх, Амит Кумар; Гош, Сиддхартха Санкар; Бандиопадхьяй, Дипанкар (2019). «Акустическая стимуляция чайных роботов с витамином С для целенаправленной терапии окислительного стресса и амилоида». Прикладные биоматериалы ACS . 2 (10): 4571–4582. doi : 10.1021/acsabm.9b00677. PMID  35021416. S2CID  203945671.
  10. ^ abcd Бунеа, Ада-Иоана; Глюкстад, Йеспер (2019). «Стратегии оптического захвата биологических образцов: для хирургов-микророботов» (PDF) . Обзоры лазеров и фотоники . 13 (4). Бибкод : 2019ЛПРв...1300227Б. дои : 10.1002/lpor.201800227. S2CID  128326068.
  11. ^ Бхуян, Таманна; Саймон, Анита Т.; Майти, Сурженду; Сингх, Амит Кумар; Гош, Сиддхартха Санкар; Бандиопадхьяй, Дипанкар (2020). «Магнитотактические T-Budbots для уничтожения и очистки биопленок». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 12 (39): 43352–43364. doi : 10.1021/acsami.0c08444. PMID  32864951. S2CID  221383266.
  12. ^ Ван, Сяопу; Чен, Сян-Чжун; Алькантара, Карлос Си Джей; Севим, Семих; Хуп, Маркус; Терзопулу, Анастасия; Де Марко, Кармела; Ху, Чэнчжи; Де Мелло, Эндрю Дж.; Фалькаро, Паоло; Фурукава, Сюхей; Нельсон, Брэдли Дж.; Пюигмарти-Луис, Хосеп; Пане, Сальвадор (2019). «Микророботы на основе MOF: MOFBOTS: Биомедицинские микророботы на основе металлоорганического каркаса (Adv. Mater. 27/2019)». Передовые материалы . 31 (27). Бибкод : 2019AdM....3170192W. дои : 10.1002/adma.201970192 . S2CID  198797318.
  13. ^ Браун, Джеймс Ф. (1852). «XXIV. О некоторых солях и продуктах разложения пиромеконовой кислоты». Лондонский, Эдинбургский и Дублинский философский журнал и научный журнал . 4 (24): 161–168. дои : 10.1080/14786445208647098.
  14. ^ Эйнштейн, А. (1905). «Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flussigkeiten suspendierten Teilchen». Аннален дер Физик . 322 (8): 549–560. Бибкод : 1905АнП...322..549Е. дои : 10.1002/andp.19053220806 .
  15. ^ abcdefghijklmn Бастос-Аррьета, Хулио; Ревилла-Гуаринос, Эноа; Успал, Уильям Э.; Зиммхен, Джулиана (2018). «Бактериальные биогибридные микропловцы». Границы робототехники и искусственного интеллекта . 5 : 97. дои : 10.3389/frobt.2018.00097 . ПМЦ 7805739 . ПМИД  33500976.  Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.
  16. ^ abcdefgh Перселл, EM (1977). «Жизнь при низком числе Рейнольдса». Американский журнал физики . 45 (1): 3–11. Бибкод : 1977AmJPh..45....3P. дои : 10.1119/1.10903.
  17. ^ Цю, Тянь; Ли, Тунг-Чун; Марк, Эндрю Г.; Морозов Константин Игоревич; Мюнстер, Рафаэль; Мирка, Отто; Турек, Стефан; Лешанский Александр Михайлович; Фишер, Пер (2014). «Плавание возвратно-поступательным движением при малых числах Рейнольдса». Природные коммуникации . 5 : 5119. Бибкод : 2014NatCo...5.5119Q. doi : 10.1038/ncomms6119. ПМК 4241991 . ПМИД  25369018. 
  18. ^ Чжан, Ли; Эбботт, Джейк Дж.; Донг, Ликсин; Краточвил, Брэдли Э.; Белл, Доминик; Нельсон, Брэдли Дж. (2009). «Искусственные бактериальные жгутики: изготовление и магнитный контроль». Письма по прикладной физике . 94 (6): 064107. Бибкод : 2009ApPhL..94f4107Z. дои : 10.1063/1.3079655.
  19. ^ Эбботт, Джейк Дж.; Пейер, Кэтрин Э.; Лагомарсино, Марко Косентино; Чжан, Ли; Донг, Ликсин; Калиакатсос, Иоаннис К.; Нельсон, Брэдли Дж. (2009). «Как должны плавать микророботы?». Международный журнал исследований робототехники . 28 (11–12): 1434–1447. дои : 10.1177/0278364909341658. S2CID  62330062.
  20. ^ Шамель, Дебора; Марк, Эндрю Г.; Гиббс, Джон Г.; Микш, Корнелия; Морозов Константин Игоревич; Лешанский Александр Михайлович; Фишер, Пер (2014). «Нанопропеллеры и их приведение в действие в сложных вязкоупругих средах». АСУ Нано . 8 (9): 8794–8801. дои : 10.1021/nn502360t. ПМИД  24911046.
  21. ^ Роговский, Луи Уильям; Окснер, Мика; Тан, Цзяннан; Ким, Мин Джун (2020). «Поведение микропловец с гетерогенными жгутиками в вязких жидкостях». Биомикрофлюидика . 14 (2): 024112. дои : 10.1063/1.5137743. ПМЦ 7173976 . ПМИД  32341723. 
  22. ^ Джейлан, Хакан; Яса, Иммихан Серен; Яса, Онкей; Табак, Ахмет Фатих; Гилтинан, Джошуа; Ситти, Метин (2019). «Биоразлагаемый микроплаватель, напечатанный на 3D-принтере, для тераностической доставки и выпуска грузов». АСУ Нано . 13 (3): 3353–3362. doi : 10.1021/acsnano.8b09233. ПМК 6728090 . ПМИД  30742410. 
  23. ^ Пейер, Кэтрин Э.; Чжан, Ли; Нельсон, Брэдли Дж. (2013). «Биологические магнитные плавающие микророботы для биомедицинских применений». Наномасштаб . 5 (4): 1259–1272. Бибкод : 2013Nanos...5.1259P. дои : 10.1039/C2NR32554C. ПМИД  23165991.
  24. ^ Чоудхури, Сагар; Цзин, Умин; Каппеллери, Дэвид Дж. (2015). «Управление несколькими микророботами: недавний прогресс и будущие проблемы». Журнал микробио-робототехники . 10 (1–4): 1–11. дои : 10.1007/s12213-015-0083-6. S2CID  53644820.
  25. ^ Слуга, Аня; Цю, Фамин; Мацца, Мариароза; Костарелос, Костас; Нельсон, Брэдли Дж. (2015). «Контролируемое in vivo плавание роя бактериоподобных микророботизированных жгутиков». Передовые материалы . 27 (19): 2981–2988. Бибкод : 2015AdM....27.2981S. дои : 10.1002/adma.201404444. PMID  25850420. S2CID  22780031.
  26. ^ Донг, Сяогуан; Ситти, Метин (2020). «Управление двумерным коллективным формированием и совместным поведением роев магнитных микророботов». Международный журнал исследований робототехники . 39 (5): 617–638. дои : 10.1177/0278364920903107 . S2CID  213942288.
  27. ^ Лян, Сюн; Моу, Фанчжи; Хуан, Чжэнь; Чжан, Цзяньхуа; Ты, Мин; Сюй, Лейлей; Ло, Мин; Гуань, Цзяньго (2020). «Иерархические микророи со структурами типа лидер-последователь: электрогидродинамическая самоорганизация и многомодовые коллективные фотоответы». Передовые функциональные материалы . 30 (16). doi : 10.1002/adfm.201908602. S2CID  214408287.
  28. ^ Чжэн, Цзин; Дай, Баоху; Ван, Цзичжуан; Сюн, Цзе; Ян, Я; Лю, Цзюнь; Чжан, Сяоцзюнь; Ван, Чжихан; Тан, Цзиньяо (2017). «Ортогональная навигация нескольких искусственных микропловцов, управляемых видимым светом». Природные коммуникации . 8 (1): 1438. Бибкод : 2017NatCo...8.1438Z. дои : 10.1038/s41467-017-01778-9. ПМК 5681650 . ПМИД  29127414. 
  29. ^ аб Колеосо, М.; Фэн, X.; Сюэ, Ю.; Ли, К.; Мунши, Т.; Чен, X. (2020). «Микро/наноразмерные магнитные роботы для биомедицинских применений». Материалы сегодня Био . 8 : 100085. doi : 10.1016/j.mtbio.2020.100085. ПМК 7702192 . ПМИД  33299981. 
  30. ^ Рао, К. Джагаджанани; Ли, Фэй; Мэн, Лонг; Чжэн, Хайронг; Цай, Фейян; Ван, Вэй (2015). «Сила, с которой нужно считаться: обзор синтетических микропловцов, работающих на ультразвуке». Маленький . 11 (24): 2836–2846. дои : 10.1002/smll.201403621. ПМИД  25851515.
  31. ^ abc Дрейфус, Реми; Бодри, Жан; Ропер, Маркус Л.; Фермижье, Марк; Стоун, Ховард А.; Бибетт, Жером (2005). «Микроскопические искусственные пловцы». Природа . 437 (7060): 862–865. Бибкод : 2005Natur.437..862D. дои : 10.1038/nature04090. PMID  16208366. S2CID  3025635.
  32. ^ Палаги, Стефано; Марк, Эндрю Г.; Рей, Шан Йик; Мельде, Кай; Цю, Тянь; Цзэн, Хао; Пармеджани, Камилла; Мартелла, Даниэле; Санчес-Кастильо, Альберто; Капернаум, Надя; Гиссельманн, Франк; Виерсма, Дидерик С.; Лауга, Эрик; Фишер, Пер (2016). «Структурированный свет обеспечивает биомиметическое плавание и универсальное передвижение светочувствительных мягких микророботов». Природные материалы . 15 (6): 647–653. Бибкод : 2016NatMa..15..647P. дои : 10.1038/nmat4569. hdl : 2158/1105540 . ПМИД  26878315.
  33. ^ Ким, Мин Су; Ли, Хён Тэк; Ан, Сон Хун (2019). «Микроробот длиной 65 микрометров с лазерным управлением, изготовленный из никель-титанового сплава с памятью формы». Передовые технологии материалов . 4 (12). doi : 10.1002/admt.201900583. S2CID  210801365.
  34. ^ Пэн, Сяолэй; Чен, Чжихан; Коллипара, Павана Сиддхартха; Лю, Яоран; Фан, Цзе; Лин, Линхан; Чжэн, Юэбин (2020). «Оптотермоэлектрические микропловцы». Свет: наука и приложения . 9 (1): 141. Бибкод : 2020LSA.....9..141P. дои : 10.1038/s41377-020-00378-5. ПМЦ 7429954 . ПМИД  32864116. 
  35. ^ Бастос-Аррьета, Хулио; Ревилла-Гуаринос, Эноа; Успал, Уильям Э.; Зиммхен, Джулиана (2018). «Бактериальные биогибридные микропловцы». Границы робототехники и искусственного интеллекта . 5 : 97. дои : 10.3389/frobt.2018.00097 . ПМЦ 7805739 . ПМИД  33500976. 
  36. ^ Бенте, Клаас; Кодутти, Аньезе; Бахманн, Феликс; Фавр, Дэмиен (2018). «Биогибридные и биоинспирированные магнитные микропловцы». Маленький . 14 (29): e1704374. дои : 10.1002/smll.201704374. PMID  29855143. S2CID  46918320.
  37. ^ Кайнак, Мурат; Озчелик, Адем; Нурани, Амир; Ламмерт, Пол Э.; Креспи, Винсент Х.; Хуанг, Тони Цзюнь (2017). «Акустическая активация биоинспирированных микропловцов». Лаборатория на чипе . 17 (3): 395–400. дои : 10.1039/C6LC01272H. ПМЦ 5465869 . ПМИД  27991641. 
  38. ^ Синь, Хунбао; Чжао, Нань; Ван, Юно; Чжао, Сяотин; Пан, Тинг; Ши, Ян; Ли, Баоцзюнь (2020). «Живые микромоторы с оптическим управлением для манипулирования и разрушения биологических целей». Нано-буквы . 20 (10): 7177–7185. Бибкод : 2020NanoL..20.7177X. doi : 10.1021/acs.nanolett.0c02501. PMID  32935992. S2CID  221747106.
  39. ^ Нагай, Моэто; Хирано, Такахиро; Сибата, Такаюки (2019). «Фототаксическая однонаправленная транспортировка субмиллиметровых грузов с помощью водорослей в микроканале». Микромашины . 10 (2): 130. дои : 10,3390/ми10020130 . ПМК 6412834 . ПМИД  30781488. 
  40. ^ Лозано, Селия; Тен Хаген, Борге; Лёвен, Хартмут; Бехингер, Клеменс (2016). «Фототаксис синтетических микропловцов в оптических ландшафтах». Природные коммуникации . 7 : 12828. arXiv : 1609.09814 . Бибкод : 2016NatCo...712828L. doi : 10.1038/ncomms12828. ПМК 5056439 . PMID  27687580. S2CID  7924312. 
  41. ^ Сингх, Дхрув П.; Успал, Уильям Э.; Попеску, Михаил Н.; Уилсон, Лоуренс Г.; Фишер, Пер (2018). «Фотогравитаксические микропловцы» (PDF) . Передовые функциональные материалы . 28 (25). doi : 10.1002/adfm.201706660. S2CID  247697846.
  42. ^ Дай, Баоху; Ван, Цзичжуан; Сюн, Цзе; Чжан, Сяоцзюнь; Дай, Вэй; Ли, Цзянь-Ченг; Фэн, Шиен-Пин; Тан, Цзиньяо (2016). «Программируемый искусственный фототаксический микропловец». Природные нанотехнологии . 11 (12): 1087–1092. Бибкод : 2016NatNa..11.1087D. дои : 10.1038/nnano.2016.187. ПМИД  27749832.
  43. ^ Аколпоглу, Мукриме Биргул; Доган, Нихал Олкай; Бозуюк, Угур; Джейлан, Хакан; Кизилель, Седа; Ситти, Метин (2020). «Высокопродуктивное производство биогибридных микроводорослей для доставки грузов по требованию». Передовая наука . 7 (16). дои : 10.1002/advs.202001256. ПМЦ 7435244 . ПМИД  32832367. 
  44. ^ Ту, Инфэн; Пэн, Фэй; Уилсон, Даниэла А. (2017). «Управление движением микро- и наномоторов». Передовые материалы . 29 (39). Бибкод : 2017AdM....2901970T. дои : 10.1002/adma.201701970 . hdl : 2066/181774 . PMID  28841755. S2CID  205280841.
  45. ^ Ло, Мин; Фэн, Юзенг; Ван, Тингвэй; Гуань, Цзяньго (2018). «Микро-/нанороботы за работой по активной доставке лекарств». Передовые функциональные материалы . 28 (25). doi : 10.1002/adfm.201706100. S2CID  104145610.
  46. ^ Шривастава, Сарвеш Кумар; Клержо, Гаэль; Андресен, Томас Л.; Бойзен, Аня (2019). «Микромоторы для доставки лекарств in vivo: путь вперед» (PDF) . Обзоры расширенной доставки лекарств . 138 : 41–55. doi :10.1016/j.addr.2018.09.005. PMID  30236447. S2CID  52310451.
  47. ^ Плутнар, Ян; Пумера, Мартин (2019). «Хемотаксические микро- и наноустройства». Angewandte Chemie, международное издание . 58 (8): 2190–2196. дои : 10.1002/anie.201809101. PMID  30216620. S2CID  52278805.
  48. ^ Ян, Цинлян; Сюй, Лей; Чжун, Вэйчжэнь; Ян, Циньин; Гао, Ин; Хун, Вэйюн; Она, Юаньбинь; Ян, Гэншэн (2020). «Последние достижения в управлении движением микро/наномоторов». Передовые интеллектуальные системы . 2 (8). дои : 10.1002/aisy.202000049 . S2CID  221418150.
  49. ^ Кану, Нанд Джи; Гупта, Ева; Вейтс, Умеш Кумар; Сингх, Гьянендра Кумар (2019). «Взгляд на биомиметическую 4D-печать». РСК Прогресс . 9 (65): 38209–38226. Бибкод : 2019RSCAd...938209K. дои : 10.1039/C9RA07342F . ПМК 9075844 . PMID  35541793. S2CID  214386444. 
  50. ^ Луи, Юань Сян; Соу, Ван Тин; Тан, Лэй По; У, Юньлун; Лай, Юекун; Ли, Хуацюн (2019). «4D-печать и чувствительные к раздражителям материалы в биомедицинских аспектах». Акта Биоматериалы . 92 : 19–36. doi :10.1016/j.actbio.2019.05.005. hdl : 10356/143207 . PMID  31071476. S2CID  149445838.
  51. ^ Шпигель, Кристоф А.; Хиплер, Марк; Мюнхингер, Александр; Бастмейер, Мартин; Барнер-Коволлик, Кристофер; Вегенер, Мартин; Бласко, Ева (2020). «4D-печать в микромасштабе». Передовые функциональные материалы . 30 (26). дои : 10.1002/adfm.201907615 . S2CID  210959593.
  52. ^ Ян, Цинчжэнь; Гао, Бин; Сюй, Фэн (2020). «Последние достижения в области 4D-биопечати». Биотехнологический журнал . 15 (1): e1900086. doi :10.1002/biot.201900086. PMID  31486199. S2CID  201837838.
  53. ^ Чжан, Ябин; Юань, Кэ; Чжан, Ли (16 января 2019 г.). «Микро/наномашины: от функционализации к распознаванию и удалению». Передовые технологии материалов . Уайли. 4 (4): 1800636. doi :10.1002/admt.201800636. ISSN  2365-709X. S2CID  139612870.
  54. ^ Бунеа, Ада-Иоана; Якобсен, Могенс Хавстин; Энгай, Эйнстом; Баньяс, Эндрю Р.; Глюкстад, Йеспер (2019). «Оптимизация 3D-печатных микроструктур для исследования свойств биобарьера слизи». Микро- и наноинженерия . Эльзевир Б.В. 2 : 41–47. дои : 10.1016/j.mne.2018.12.004 . ISSN  2590-0072. S2CID  215751974.
  55. ^ Чжан, Ябин; Юань, Кэ; Чжан, Ли (2019). «Микро/наномашины: от функционализации к распознаванию и удалению». Передовые технологии материалов . 4 (4). дои : 10.1002/admt.201800636. S2CID  139612870.
  56. ^ Бунеа, Ада-Иоана; Якобсен, Могенс Хавстин; Энгай, Эйнстом; Баньяс, Эндрю Р.; Глюкстад, Йеспер (2019). «Оптимизация 3D-печатных микроструктур для исследования свойств биобарьера слизи». Микро- и наноинженерия . 2 : 41–47. дои : 10.1016/j.mne.2018.12.004 . S2CID  215751974.
  57. ^ Сингх, Аджай Викрам; Кишор, Вимал; Сантомауро, Джулия; Яса, Онкей; Билл, Иоахим; Ситти, Метин (28 апреля 2020 г.). «Механическое соединение активных микропловцов-пуллеров и толкателей влияет на подвижность». Ленгмюр . Американское химическое общество (ACS). 36 (19): 5435–5443. doi : 10.1021/acs.langmuir.9b03665. ISSN  0743-7463. ПМЦ 7304893 . ПМИД  32343587.  Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.
  58. ^ abc Лауга, Эрик; Пауэрс, Томас Р. (2009). «Гидродинамика плавающих микроорганизмов». Отчеты о прогрессе в физике . 72 (9): 096601. arXiv : 0812.2887 . Бибкод : 2009RPPH...72i6601L. дои : 10.1088/0034-4885/72/9/096601. S2CID  3932471.
  59. ^ Фогель, Пиа Д. (2005). «Природный дизайн наномоторов». Европейский журнал фармацевтики и биофармацевтики . 60 (2): 267–277. дои : 10.1016/j.ejpb.2004.10.007. ПМИД  15939237.
  60. ^ Патра, Дебабрата; Сенгупта, Самудра; Дуань, Вэньтао; Чжан, Хуа; Павлик, Райан; Сен, Аюсман (2013). «Интеллектуальные автономные системы доставки лекарств». Наномасштаб . 5 (4): 1273–1283. Бибкод : 2013Nanos...5.1273P. дои : 10.1039/C2NR32600K. ПМИД  23166050.
  61. ^ Феринга, Бен Л. (2001). «Управление движением: от молекулярных переключателей к молекулярным двигателям». Отчеты о химических исследованиях . 34 (6): 504–513. дои : 10.1021/ar0001721. hdl : 11370/a0b20090-34b9-4e2d-8450-bc2afbea2fcf . ПМИД  11412087.
  62. ^ Соколов, А.; Аподака, ММ; Гжибовский, бакалавр; Арансон, И.С. (2010). «Плавающие бактерии приводят в действие микроскопические механизмы». Труды Национальной академии наук . 107 (3): 969–974. Бибкод : 2010PNAS..107..969S. дои : 10.1073/pnas.0913015107 . ПМЦ 2824308 . ПМИД  20080560. 
  63. ^ Чжао, Си; Джентиле, Кайла; Мохаджерани, Фарзад; Сен, Аюсман (16 октября 2018 г.). «Приведение движения в действие с помощью ферментов». Отчеты о химических исследованиях . 51 (10): 2373–2381. doi : 10.1021/acs.accounts.8b00286. ISSN  0001-4842. PMID  30256612. S2CID  52845451.
  64. ^ Муддана, Хари С.; Сенгупта, Самудра; Маллук, Томас Э.; Сен, Аюсман; Батлер, Питер Дж. (24 февраля 2010 г.). «Субстратный катализ усиливает диффузию одного фермента». Журнал Американского химического общества . 132 (7): 2110–2111. дои : 10.1021/ja908773a. ISSN  0002-7863. ПМЦ 2832858 . ПМИД  20108965. 
  65. ^ Гош, Субхадип; Мохаджерани, Фарзад; Сын, Соён; Велегол, Даррелл; Батлер, Питер Дж.; Сен, Аюсман (11 сентября 2019 г.). «Подвижность ферментных везикул». Нано-буквы . 19 (9): 6019–6026. Бибкод : 2019NanoL..19.6019G. doi : 10.1021/acs.nanolett.9b01830. ISSN  1530-6984. ПМИД  31429577.
  66. ^ Мэдиган, Майкл Т.; Бендер, Келли С.; Бакли, Дэниел Х.; Брок, Томас Д.; Мэтью Сэттли, В.; Шталь, Дэвид Аллан (29 января 2018 г.). Брок Биология микроорганизмов. Пирсон. ISBN 9781292235103.
  67. ^ Дюфрен, Ив Ф. (2015). «Липкие микробы: силы адгезии микробных клеток». Тенденции в микробиологии . 23 (6): 376–382. дои : 10.1016/j.tim.2015.01.011. ПМИД  25684261.
  68. ^ abcdef Шварц, Лукас; Медина-Санчес, Мариана; Шмидт, Оливер Г. (2017). «Гибридные биомикромоторы». Обзоры прикладной физики . 4 (3): 031301. Бибкод : 2017ApPRv...4c1301S. дои : 10.1063/1.4993441 . Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.
  69. ^ Дарнтон, Николас С.; Тернер, Линда; Рожевский, Светлана; Берг, Ховард К. (2007). «О крутящем моменте и кувырке при плавании Escherichia coli». Журнал бактериологии . 189 (5): 1756–1764. дои : 10.1128/JB.01501-06. ПМЦ 1855780 . ПМИД  17189361. 
  70. ^ Эдвардс, Мэтью Р.; Карлсен, Рика Райт; Чжуан, Цзян; Ситти, Метин (2014). «Характеристика плавания Serratia marcescens для биогибридной микроробототехники». Журнал микробио-робототехники . 9 (3–4): 47–60. дои : 10.1007/s12213-014-0072-1. S2CID  84413776.
  71. ^ Магарияма, Юкио; Сугияма, Сигеру; Кудо, Сейши (2001). «Скорость плавания бактерий и скорость вращения жгутиков». Письма FEMS по микробиологии . 199 (1): 125–129. дои : 10.1111/j.1574-6968.2001.tb10662.x . ПМИД  11356579.
  72. ^ Ито, Масахиро; Терахара, Наоя; Фудзинами, Шун; Крулвич, Терри Энн (2005). «Свойства подвижности Bacillus subtilis, питаемых жгутиковым статором MotAB с H +, MotPS с Na + или гибридными статорами MotAS или MotPB». Журнал молекулярной биологии . 352 (2): 396–408. дои : 10.1016/j.jmb.2005.07.030. ПМЦ 2578835 . ПМИД  16095621. 
  73. ^ Хигаси, Кадзухико; Мики, Норихиса (2014). «Самоплавающий микробный робот, использующий микрофабрикат нановолоконного гидрогеля». Датчики и исполнительные механизмы B: Химические вещества . 202 : 301–306. дои :10.1016/j.snb.2014.05.068.
  74. ^ Кавагиси, И.; Маэкава, Ю.; Ацуми, Т.; Хомма, М.; Имаэ, Ю. (1995). «Выделение полярных и боковых мутантов с дефектом жгутика у Vibrio alginolyticus и идентификация источников энергии для движения их жгутиков». Журнал бактериологии . 177 (17): 5158–5160. дои : 10.1128/jb.177.17.5158-5160.1995. ПМК 177299 . ПМИД  7665498. 
  75. ^ Се, Л.; Альтиндал, Т.; Чаттопадхьяй, С.; Ву, Х.-Л. (2011). «Бактериальный жгутик как пропеллер и руль направления для эффективного хемотаксиса». Труды Национальной академии наук . 108 (6): 2246–2251. дои : 10.1073/pnas.1011953108 . ПМК 3038696 . ПМИД  21205908. 
  76. ^ Лакайо, Екатерина I.; Териот, Джули А. (2004). «Listeria monocytogenes Подвижность на основе актина варьируется в зависимости от субклеточного расположения: кинематический зонд цитоархитектуры». Молекулярная биология клетки . 15 (5): 2164–2175. doi :10.1091/mbc.E03-10-0747. ПМК 404013 . ПМИД  15004231. 
  77. ^ МакГрат, Джеймс Л.; Ынгдамронг, Нарат Дж.; Фишер, Чарльз I.; Пэн, Фэй; Махадеван, Лакшминараян; Митчисон, Тимоти Дж.; Куо, Скот К. (2003). «Соотношение сила-скорость для актиновой подвижности Listeria monocytogenes». Современная биология . 13 (4): 329–332. дои : 10.1016/S0960-9822(03)00051-4 . PMID  12593799. S2CID  6459972.
  78. ^ Чен, Ифань; Космас, Панайотис; Мартель, Сильвен (2013). «Технико-экономическое обоснование микроволнового обнаружения рака молочной железы с использованием бактериальных микроботов, загруженных контрастным веществом». Международный журнал антенн и распространения радиоволн . 2013 : 1–11. дои : 10.1155/2013/309703 .
  79. ^ Руан, Дж.; Като, Т.; Сантини, К.-Л.; Мията, Т.; Кавамото, А.; Чжан, В.-Дж.; Бернадак, А.; Ву, Л.-Ф.; Намба, К. (2012). «Архитектура жгутикового аппарата быстроплавающей магнитотаксической бактерии МО-1». Труды Национальной академии наук . 109 (50): 20643–20648. Бибкод : 2012PNAS..10920643R. дои : 10.1073/pnas.1215274109 . ПМЦ 3528567 . ПМИД  23184985. 
  80. ^ Мартель, Сильвен; Трамбле, Чарльз К.; Нгакенг, Серж; Ланглуа, Гийом (2006). «Управляемое манипулирование и приведение в действие микрообъектов магнитотактическими бактериями». Письма по прикладной физике . 89 (23): 233904. Бибкод : 2006ApPhL..89w3904M. дои : 10.1063/1.2402221.
  81. ^ Мията, Макото; Рю, Уильям С.; Берг, Ховард К. (2002). «Сила и скорость мобильного скольжения микоплазмы». Журнал бактериологии . 184 (7): 1827–1831. дои : 10.1128/JB.184.7.1827-1831.2002. ПМК 134919 . ПМИД  11889087. 
  82. ^ Вейбель, Д.Б.; Гарстецкий, П.; Райан, Д.; Дилузио, WR; Майер, М.; Сето, JE; Уайтсайдс, генеральный директор (2005). «Микрооксен: микроорганизмы для перемещения микромасштабных грузов». Труды Национальной академии наук . 102 (34): 11963–11967. Бибкод : 2005PNAS..10211963W. дои : 10.1073/pnas.0505481102 . ПМЦ 1189341 . ПМИД  16103369. 
  83. ^ Ким, Даль Хён; Чеанг, У. Кей; Кодидай, Ласло; Бён, Доён; Ким, Мин Джун (2010). «Искусственное магнитотаксическое управление движением Tetrahymenapyriformis с использованием ферромагнитных наночастиц: инструмент для изготовления микробиороботов». Письма по прикладной физике . 97 (17): 173702. Бибкод : 2010ApPhL..97q3702K. дои : 10.1063/1.3497275.
  84. ^ Хилл, Кент Л. (2003). «Биология и механизм подвижности клеток трипаносом». Эукариотическая клетка . 2 (2): 200–208. doi :10.1128/EC.2.2.200-208.2003. ПМК 154846 . ПМИД  12684369. 
  85. ^ Крюгер, Тимоти; Энгстлер, Маркус (2016). «Трипаносомы – универсальные микропловцы». Специальные темы Европейского физического журнала . 225 (11–12): 2157–2172. Бибкод : 2016EPJST.225.2157K. doi : 10.1140/epjst/e2016-60063-5. S2CID  125623927.
  86. ^ аб Мари, Л.; Ван дер Хорст, Г. (2013). «Количественное определение и идентификация субпопуляций сперматозоидов с использованием компьютерного анализа спермы и пороговых значений скорости плавания для конкретных видов». Биотехника и гистохимия . 88 (3–4): 181–193. дои : 10.3109/10520295.2012.757366. HDL : 10566/3120 . PMID  23331185. S2CID  19603301.
  87. ^ аб Имер, Лиза; Носрати, Реза; Воллмер, Мэрион; Зини, Арманд; Синтон, Дэвид (2015). «Микрофлюидная оценка плавательной среды для отбора сперматозоидов на основе подвижности». Биомикрофлюидика . 9 (4): 044113. дои : 10.1063/1.4928129. ПМЦ 4529441 . ПМИД  26339314. 
  88. ^ аб Гомендио, Монтсеррат; Ролдан, Эдуардо РС (2008). «Влияние разнообразия размеров и функций сперматозоидов на конкуренцию сперматозоидов и фертильность». Международный журнал биологии развития . 52 (5–6): 439–447. дои : 10.1387/ijdb.082595mg . ПМИД  18649256.
  89. ^ Тунг, Чи-Куан; Ардон, Флоренция; Фиоре, Алисса Г.; Суарес, Сьюзен С.; Ву, Минмин (2014). «Совместная роль биологического потока и топографии поверхности в управлении миграцией сперматозоидов, выявленная с помощью микрофлюидной модели». Лабораторный чип . 14 (7): 1348–1356. дои : 10.1039/C3LC51297E. ПМЦ 4497544 . ПМИД  24535032. 
  90. ^ Исикава, Такудзи (2019) Специальный выпуск « Микромашины Microswimmer» , ISSN  2072-666X.
  91. ^ Дюме, Изабель (2020) Микропловцы получают пользу от термоэлектрического руководства Physics World .
  92. ^ аб Пакстон, Уолтер Ф.; Кистлер, Кевин С.; Ольмеда, Кристина К.; Сен, Аюсман; Сент-Анджело, Сара К.; Цао, Яньян; Маллук, Томас Э.; Ламмерт, Пол Э.; Креспи, Винсент Х. (01 октября 2004 г.). «Каталитические наномоторы: автономное движение полосатых наностержней». Журнал Американского химического общества . 126 (41): 13424–13431. дои : 10.1021/ja047697z. ISSN  0002-7863. ПМИД  15479099.
  93. ^ аб Пакстон, Уолтер Ф.; Бейкер, Пол Т.; Клайн, Тимоти Р.; Ван, Ян; Маллук, Томас Э.; Сен, Аюсман (1 ноября 2006 г.). «Каталитически индуцированная электрокинетика двигателей и микронасосов». Журнал Американского химического общества . 128 (46): 14881–14888. дои : 10.1021/ja0643164. ISSN  0002-7863. ПМИД  17105298.
  94. ^ Аб Хун, Иин; Блэкман, Николь МК; Копп, Натаниэль Д.; Сен, Аюсман; Велегол, Даррелл (26 октября 2007 г.). «Хемотаксис небиологических коллоидных палочек». Письма о физических отзывах . 99 (17): 178103. Бибкод : 2007PhRvL..99q8103H. doi : 10.1103/PhysRevLett.99.178103. ПМИД  17995374.
  95. ^ abc Сундарараджан, Шакунтала; Ламмерт, Пол Э.; Зуданс, Эндрю В.; Креспи, Винсент Х.; Сен, Аюсман (1 мая 2008 г.). «Каталитические двигатели для транспорта коллоидных грузов». Нано-буквы . 8 (5): 1271–1276. Бибкод : 2008NanoL...8.1271S. дои : 10.1021/nl072275j. ISSN  1530-6984. ПМИД  18416540.
  96. ^ Чжоу, Декай; Рен, Лицян; Ли, Югуан К.; Сюй, Пэнтао; Гао, Юань; Чжан, Гуанъюй; Ван, Вэй; Маллук, Томас Э.; Ли, Лунцю (2017). «Видимый свет, магнитоуправляемые нанодвигатели из оксида золота и железа». хим. Коммун . 53 (83): 11465–11468. дои : 10.1039/C7CC06327J. ISSN  1359-7345. ПМИД  28983536.
  97. ^ Ван, Вэй; Кастро, Луз Анжелика; Ойос, Маурисио; Маллук, Томас (2012). «Автономное движение металлических микростержней, приводимых в движение ультразвуком». АСУ Нано . 6 (7): 6122–6132. дои : 10.1021/nn301312z. ПМИД  22631222.
  98. ^ Гикс, Мария; Майорга-Мартинес, Кармен К.; Меркочи, Арбен (2014). «Нано/микромоторы в (био)химических научных приложениях». Химические обзоры . 114 (12): 6285–6322. дои : 10.1021/cr400273r. ПМИД  24827167.
  99. ^ abcd Бехингер, Клеменс; Ди Леонардо, Роберто; Лёвен, Хартмут; Райххардт, Чарльз; Вольпе, Джорджио; Вольпе, Джованни (2016). «Активные частицы в сложных и густонаселенных средах». Обзоры современной физики . 88 (4): 045006. arXiv : 1602.00081 . Бибкод : 2016RvMP...88d5006B. doi : 10.1103/RevModPhys.88.045006. S2CID  14940249.
  100. ^ Магданц, Вероника; Гикс, Мария; Шмидт, Оливер Г. (2014). «Трубчатые микромоторы: от микроджетов до спермботов». Робототехника и биомиметика . 1 . дои : 10.1186/s40638-014-0011-6 . S2CID  55870000.
  101. ^ Макнил, Джеффри М.; Маллук, Томас Э. (14 октября 2023 г.). «Нано- и микропловцы с акустическим приводом: от индивидуального к коллективному поведению». ACS Nanoscience Au . 3 (6): 424–440. doi : 10.1021/acsnanoscienceau.3c00038 . ISSN  2694-2496. ПМЦ 10740144 . ПМИД  38144701. 
  102. ^ Рикотти, Леонардо; Кафарелли, Андреа; Яковаччи, Вероника; Ванноцци, Лоренцо; Менсияси, Арианна (2015). «Передовые микро-нано-био системы для будущей таргетной терапии». Современная нанонаука . 11 (2): 144–160. Бибкод : 2015CNan...11..144R. дои : 10.2174/1573413710666141114221246.
  103. ^ аб Эльгети, Дж.; Винклер, Р.Г.; Гомппер, Г. (2015). «Физика микропловцов - движение одиночной частицы и коллективное поведение: обзор». Отчеты о прогрессе в физике . 78 (5): 056601. arXiv : 1412.2692 . Бибкод : 2015RPPH...78e6601E. дои : 10.1088/0034-4885/78/5/056601. PMID  25919479. S2CID  3909877.
  104. ^ аб Перселл, EM (1997). «Эффективность движения вращающимся жгутиком». Труды Национальной академии наук . 94 (21): 11307–11311. Бибкод : 1997PNAS...9411307P. дои : 10.1073/pnas.94.21.11307 . ПМК 23452 . ПМИД  9326605. 
  105. ^ Морозов, Константин И.; Лешанский, Александр М. (2014). «Хиральные магнитные наномоторы». Наномасштаб . 6 (3): 1580–1588. arXiv : 1308.6115 . Бибкод : 2014Nanos...6.1580M. дои : 10.1039/C3NR04853E. PMID  24336860. S2CID  15834620.
  106. ^ аб Лауга, Эрик; Пауэрс, Томас Р. (25 августа 2009 г.). «Гидродинамика плавающих микроорганизмов». Отчеты о прогрессе в физике . Издательство ИОП. 72 (9): 096601. arXiv : 0812.2887 . Бибкод : 2009RPPH...72i6601L. дои : 10.1088/0034-4885/72/9/096601. ISSN  0034-4885. S2CID  3932471.
  107. ^ аб Берг, Ховард К.; Андерсон, Роберт А. (1973). «Бактерии плавают, вращая жгутиковые нити». Природа . 245 (5425): 380–382. Бибкод : 1973Natur.245..380B. дои : 10.1038/245380a0. PMID  4593496. S2CID  4173914.
  108. ^ Берг, Ховард (2004). E. coli в движении (на итальянском языке). Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 978-0-387-21638-6. ОСЛК  56124142.
  109. ^ Митчелл, Дэвид Р. (2001). «Жгутики хламидомонады». Журнал психологии . 36 (2): 261–273. дои : 10.1046/j.1529-8817.2000.99218.x. S2CID  221921243.
  110. ^ Оберхольцер, Майкл; Лопес, Мигель А.; Маклелланд, Брайс Т.; Хилл, Кент Л. (2010). «Социальная подвижность африканских трипаносом». ПЛОС Патогены . 6 (1): e1000739. дои : 10.1371/journal.ppat.1000739 . ПМЦ 2813273 . ПМИД  20126443. 
  111. ^ Бабу, Суджин Б.; Старк, Хольгер (2012). «Моделирование передвижения африканской трипаносомы с использованием динамики столкновений нескольких частиц». Новый журнал физики . 14 (8): 085012. Бибкод : 2012NJPh...14h5012B. дои : 10.1088/1367-2630/14/8/085012 .
  112. ^ abc Чоудхари, Приянка; Мандал, Субхаян; Бабу, Суджин Б. (2018). «Передвижение гибкого одношарнирного пловца в режиме Стокса». Журнал физических коммуникаций . 2 (2): 025009. arXiv : 1707.07451 . Бибкод : 2018JPhCo...2b5009C. дои : 10.1088/2399-6528/aaa856. S2CID  119229534. Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 3.0.
  113. ^ Тейлор, Джеффри (1951). «Анализ плавания микроскопических организмов». Труды Лондонского королевского общества. Серия А. Математические и физические науки . 209 (1099): 447–461. Бибкод : 1951RSPSA.209..447T. дои : 10.1098/rspa.1951.0218. S2CID  120382159.
  114. ^ Аврон, JE; Раз, О. (2008). «Геометрическая теория плавания: пловец Перселла и его симметричный кузен». Новый журнал физики . 10 (6): 063016. arXiv : 0712.2047 . Бибкод : 2008NJPh...10f3016A. дои : 10.1088/1367-2630/10/6/063016. S2CID  14646885.
  115. ^ Наджафи, Али; Голестанян, Рамин (2004). «Простой пловец с низким числом Рейнольдса: три связанные сферы». Физический обзор E . 69 (6): 062901. arXiv : cond-mat/0402070 . Бибкод : 2004PhRvE..69f2901N. doi : 10.1103/PhysRevE.69.062901. PMID  15244646. S2CID  27500334.
  116. ^ Дадди-Мусса-Идер, Абдалла; Лисицки, Мацей; Матейссен, Арнольд ДжТМ (2020). «Настройка против течения микророботов по форме и размеру груза». Применена физическая проверка . 14 (2): 024071. arXiv : 2004.05694 . Бибкод : 2020PhRvP..14b4071D. doi : 10.1103/PhysRevApplied.14.024071. S2CID  229547570.
  117. ^ Дадди-Мусса-Идер, Абдалла; Лисицки, Мацей; Хоэлл, Кристиан; Лёвен, Хартмут (2018). «Траектории плавания трехсферного микропловеца у стенки». Журнал химической физики . 148 (13): 134904. arXiv : 1801.01162 . Бибкод : 2018JChPh.148m4904D. дои : 10.1063/1.5021027. PMID  29626882. S2CID  4718416.
  118. ^ Насури, Бабак; Хот, Адити; Эльфринг, Гвинн Дж. (2017). «Упругий двухсферный пловец в потоке Стокса». Физический обзор жидкостей . 2 (4): 043101. arXiv : 1611.05847 . Бибкод : 2017PhRvF...2d3101N. doi : 10.1103/PhysRevFluids.2.043101. S2CID  119474335.
  119. ^ Монтино, Алессандро; Дезимоне, Антонио (2015). «Трехсферный пловец с низким числом Рейнольдса и пассивной упругой рукой». Европейский физический журнал Э. 38 (5): 127. doi : 10.1140/epje/i2015-15042-3 . PMID  25990633. S2CID  45431975.
  120. ^ Виггинс, Крис Х.; Гольдштейн, Раймонд Э. (1998). «Изгибная и движущая динамика упругости при низком числе Рейнольдса». Письма о физических отзывах . 80 (17): 3879–3882. arXiv : cond-mat/9707346 . Бибкод : 1998PhRvL..80.3879W. doi : 10.1103/PhysRevLett.80.3879. S2CID  10335181.
  121. ^ Лагомарсино, MC; Капуани, Ф.; Лоу, КП (2003). «Моделирующее исследование динамики ведомой нити в аристотелевской жидкости». Журнал теоретической биологии . 224 (2): 215–224. Бибкод : 2003JThBi.224..215L. дои : 10.1016/S0022-5193(03)00159-0. hdl : 2434/802791 . PMID  12927528. S2CID  3200289.
  122. ^ Лауга, Эрик (2007). «Вялое плавание: вязкое движение активированной эластики». Физический обзор E . 75 (4): 041916. arXiv : cond-mat/0610154 . Бибкод : 2007PhRvE..75d1916L. doi : 10.1103/PhysRevE.75.041916. PMID  17500930. S2CID  13651250.
  123. ^ Исмагилов, Рустем Ф.; Шварц, Александр; Боуден, Нед; Уайтсайдс, Джордж М. (15 февраля 2002 г.). «Автономное движение и самосборка». Angewandte Chemie, международное издание . 41 (4): 652–654. doi : 10.1002/1521-3773(20020215)41:4<652::AID-ANIE652>3.0.CO;2-U . ISSN  1433-7851.
  124. ^ аб Хадка, Уцаб; Голубец, Виктор; Ян, Хау; Сихос, Фрэнк (2018). «Активные частицы, связанные информационными потоками». Природные коммуникации . 9 (1): 3864. arXiv : 1803.03053 . Бибкод : 2018NatCo...9.3864K. дои : 10.1038/s41467-018-06445-1. ПМК 6154969 . ПМИД  30242284.  Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.
  125. ^ abcd Альварес, Л.; Фернандес-Родригес, Массачусетс; Алегрия, А.; Арресе-Игорь, С.; Чжао, К.; Крегер, М.; Иса, Лусио (2021). «Реконфигурируемые искусственные микропловцы с внутренней обратной связью». Природные коммуникации . 12 (1): 4762. arXiv : 2009.08382 . Бибкод : 2021NatCo..12.4762A. дои : 10.1038/s41467-021-25108-2. ПМЦ 8346629 . ПМИД  34362934.  Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.
  126. ^ Хамаде, Абдулла; Робертс, Марк Эй Джей; Август, Элиас; МакШарри, Патрик Э.; Майни, Филип К.; Армитидж, Джудит П.; Папахристодулу, Антонис (2011). «Архитектура управления с обратной связью и сеть бактериального хемотаксиса». PLOS Вычислительная биология . 7 (5): e1001130. Бибкод : 2011PLSCB...7E1130H. дои : 10.1371/journal.pcbi.1001130 . ПМК 3088647 . ПМИД  21573199. 
  127. ^ Бейкер, Мелинда Д.; Воланин, Питер М.; Сток, Джеффри Б. (2006). «Передача сигнала при бактериальном хемотаксисе». Биоэссе . 28 (1): 9–22. doi : 10.1002/bies.20343. PMID  16369945. S2CID  189870.
  128. ^ Эббенс, SJ (2016). «Активные коллоиды: прогресс и проблемы на пути реализации автономных приложений». Текущее мнение в области коллоидной и интерфейсной науки . 21 : 14–23. дои : 10.1016/j.cocis.2015.10.003 .
  129. ^ Лозано, Селия; Тен Хаген, Борге; Лёвен, Хартмут; Бехингер, Клеменс (2016). «Фототаксис синтетических микропловцов в оптических ландшафтах». Природные коммуникации . 7 : 12828. arXiv : 1609.09814 . Бибкод : 2016NatCo...712828L. doi : 10.1038/ncomms12828. ПМК 5056439 . ПМИД  27687580. 
  130. ^ Шпренгер, Александр Р.; Фернандес-Родригес, Мигель Анхель; Альварес, Лаура; Иса, Лусио; Витковский, Рафаэль; Лёвен, Хартмут (2020). «Активное броуновское движение с ориентационно-зависимой подвижностью: теория и эксперименты». Ленгмюр . 36 (25): 7066–7073. arXiv : 1911.09524 . doi : 10.1021/acs.langmuir.9b03617. PMID  31975603. S2CID  208201932.
  131. ^ Фернандес-Родригес, Мигель Анхель; Грилло, Фабио; Альварес, Лаура; Ратлеф, Марко; Буттинони, Иво; Вольпе, Джованни; Иса, Лусио (2020). «Активные броуновские коллоиды, управляемые по обратной связи, с пространственно-зависимой вращательной динамикой». Природные коммуникации . 11 (1): 4223. arXiv : 1911.02291 . Бибкод : 2020NatCo..11.4223F. дои : 10.1038/s41467-020-17864-4. ПМЦ 7445303 . ПМИД  32839447. 
  132. ^ Хан, Кухи; Шилдс, К. Вятт ; Дивакар, Нидхи М.; Бхарти, Бхувнеш; Лопес, Габриэль П.; Велев, Орлин Д. (2017). «Коллоидное оригами с кодировкой последовательности и сборки микроботов из неоднородных магнитных кубиков». Достижения науки . 3 (8): e1701108. Бибкод : 2017SciA....3E1108H. doi : 10.1126/sciadv.1701108. ПМЦ 5544397 . ПМИД  28798960. 
  133. ^ Шилдс, К. Вятт; Велев, Орлин Д. (2017). «Эволюция активных частиц: к самодвижущимся и самореконфигурирующимся системам частиц с внешним приводом». Хим . 3 (4): 539–559. дои : 10.1016/j.chempr.2017.09.006 .
  134. ^ Ян, Тао; Посыпь, Бреннан; Го, Ян; Цянь, Цзюнь; Хуа, Даобен; Донев, Александр; Марр, Дэвид ВМ; Ву, Нин (2020). «Реконфигурируемые микроботы, сложенные из простых коллоидных цепей». Труды Национальной академии наук . 117 (31): 18186–18193. Бибкод : 2020PNAS..11718186Y. дои : 10.1073/pnas.2007255117 . ПМЦ 7414297 . ПМИД  32680965. 
  135. ^ Сото, Родриго; Голестанян, Рамин (2014). «Самосборка каталитически активных коллоидных молекул: адаптация активности посредством химии поверхности». Письма о физических отзывах . 112 (6): 068301. arXiv : 1306.6596 . Бибкод : 2014PhRvL.112f8301S. doi :10.1103/PhysRevLett.112.068301. PMID  24580712. S2CID  37057964.
  136. ^ Ню, Ран; Фишер, Андреас; Палберг, Томас; Спек, Томас (2018). «Динамика бинарных активных кластеров, движимых ионообменными частицами». АСУ Нано . 12 (11): 10932–10938. doi : 10.1021/acsnano.8b04221. PMID  30346687. S2CID  206722021.
  137. ^ Ма, Фудуо; Ван, Сидзя; Ву, Дэвид Т.; Ву, Нин (2015). «Индуцированная электрическим полем сборка и движение хиральных коллоидных кластеров». Труды Национальной академии наук . 112 (20): 6307–6312. Бибкод : 2015PNAS..112.6307M. дои : 10.1073/pnas.1502141112 . ПМЦ 4443365 . ПМИД  25941383. 
  138. ^ Ван, Цзочэнь; Ван, Чжишэн; Ли, Цзяхуэй; Тянь, Чанхао; Ван, Юфэн (2020). «Активные коллоидные молекулы собираются посредством селективных и направленных связей». Природные коммуникации . 11 (1): 2670. Бибкод : 2020NatCo..11.2670W. doi : 10.1038/s41467-020-16506-z. ПМК 7260206 . ПМИД  32471993. 
  139. ^ Эббенс, Стивен; Джонс, Ричард А.Л.; Райан, Энтони Дж.; Голестанян, Рамин; Хауз, Джонатан Р. (2010). «Самособранные автономные бегунки и тумблеры». Физический обзор E . 82 (1 Pt 2): 015304. Бибкод : 2010PhRvE..82a5304E. doi : 10.1103/PhysRevE.82.015304. ПМИД  20866681.
  140. ^ Ни, Сонбо; Марини, Эмануэле; Буттинони, Иво; Вольф, Хейко; Иса, Лусио (2017). «Гибридные коллоидные микропловцы посредством последовательной сборки капилляров». Мягкая материя . 13 (23): 4252–4259. дои : 10.1039/c7sm00443e. ПМИД  28573270.
  141. ^ Ван, Цзочэнь; Ван, Чжишэн; Ли, Цзяхуэй; Чунг, Саймон Цз Ханг; Тянь, Чанхао; Ким, Шин Хён; Йи, Ги-Ра; Дюкро, Этьен; Ван, Юфэн (2019). «Активные неоднородные коллоиды с динамикой, настраиваемой по форме». Журнал Американского химического общества . 141 (37): 14853–14863. doi : 10.1021/jacs.9b07785. PMID  31448592. S2CID  201748635.
  142. ^ Ху, Чэнчжи; Пане, Сальвадор; Нельсон, Брэдли Дж. (2018). «Мягкая микро- и наноробототехника». Ежегодный обзор управления, робототехники и автономных систем . 1 : 53–75. doi : 10.1146/annurev-control-060117-104947. hdl : 20.500.11850/316345 . S2CID  139844553.
  143. ^ Палаги, Стефано; Фишер, Пер (2018). «Биоинспирированные микророботы». Материалы обзоров природы . 3 (6): 113–124. Бибкод : 2018NatRM...3..113P. дои : 10.1038/s41578-018-0016-9. S2CID  189929035.
  144. ^ Медина-Санчес, Мариана; Магданц, Вероника; Гикс, Мария; Фомин Владимир Михайлович; Шмидт, Оливер Г. (2018). «Плавающие микророботы: мягкие, реконфигурируемые и умные». Передовые функциональные материалы . 28 (25). дои : 10.1002/adfm.201707228. S2CID  103866599.
  145. ^ Ху, Вэньци; Лум, Го Чжань; Мастрангели, Массимо; Ситти, Метин (2018). «Малый мягкотелый робот с мультимодальным передвижением». Природа . 554 (7690): 81–85. Бибкод : 2018Natur.554...81H. дои : 10.1038/nature25443. PMID  29364873. S2CID  4461200.
  146. ^ Хуан, Х.-В.; Услу, ИП; Кацамба, П.; Лауга, Э.; Сакар, М.С.; Нельсон, Би Джей; Нельсон, Брэдли Дж. (2019). «Адаптивное передвижение искусственных микропловцов». Достижения науки . 5 (1): eaau1532. arXiv : 1902.09000 . Бибкод : 2019SciA....5.1532H. doi : 10.1126/sciadv.aau1532. ПМК 6357760 . ПМИД  30746446. 
  147. ^ Доу, Ён; Бишоп, Кайл Дж. М. (2019). «Автономная навигация микропловцов-оборотней». Обзор физических исследований . 1 (3): 032030. arXiv : 1908.05808 . Бибкод : 2019PhRvR...1c2030D. doi : 10.1103/PhysRevResearch.1.032030. S2CID  201058417.
  148. ^ Чжуан, Цзян; Пак, Бён Вук; Ситти, Метин (2017). «Движение и хемотаксис у микропловцов, управляемых бактериями». Передовая наука . 4 (9). дои : 10.1002/advs.201700109. ПМК 5604384 . ПМИД  28932674.  Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.
  149. ^ Сунь, Чжиюн; Попп, Филипп; Лодерер, Кристоф; Ревилла-Гуаринос, Эноа (28 декабря 2019 г.). «Генетически модифицированные бактериальные биогибридные микропловцы для сенсорных целей». Датчики . МДПИ АГ. 20 (1): 180. Бибкод : 2019Senso..20..180S. дои : 10.3390/s20010180 . ISSN  1424-8220. ПМК 6982730 . ПМИД  31905650.  Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.
  150. ^ Карлсен, Рика Райт; Ситти, Метин (2014). «Биогибридные клеточные актуаторы для микросистем». Маленький . 10 (19): 3831–3851. дои : 10.1002/smll.201400384. ПМИД  24895215.
  151. ^ Хоссейнидуст, Зейнаб; Мостагачи, Бабак; Яса, Онкей; Пак, Бён Вук; Сингх, Аджай Викрам; Ситти, Метин (2016). «Биоинженерные и биогибридные бактериальные системы доставки лекарств». Обзоры расширенной доставки лекарств . 106 (Часть А): 27–44. doi :10.1016/j.addr.2016.09.007. ПМИД  27641944.
  152. ^ Магданц, Вероника; Медина-Санчес, Мариана; Шварц, Лукас; Сюй, Хайфэн; Эльгети, Йенс; Шмидт, Оливер Г. (2017). «Сперматозоиды как функциональные компоненты роботов-микропловцов». Передовые материалы . 29 (24). Бибкод : 2017AdM....2906301M. дои : 10.1002/adma.201606301. PMID  28323360. S2CID  26622101.
  153. ^ Медина-Санчес, Мариана; Шмидт, Оливер Г. (2017). «Медицинские микроботы нуждаются в улучшении визуализации и контроля». Природа . 545 (7655): 406–408. Бибкод : 2017Natur.545..406M. дои : 10.1038/545406а . PMID  28541344. S2CID  4388403.
  154. ^ Магданц, Вероника; Медина-Санчес, Мариана; Шварц, Лукас; Сюй, Хайфэн; Эльгети, Йенс; Шмидт, Оливер Г. (2017). «Сперматозоиды как функциональные компоненты роботов-микропловцов». Передовые материалы . 29 (24). Бибкод : 2017AdM....2906301M. дои : 10.1002/adma.201606301. PMID  28323360. S2CID  26622101.
  155. ^ Медина-Санчес, Мариана; Шмидт, Оливер Г. (2017). «Медицинские микроботы нуждаются в улучшении визуализации и контроля». Природа . 545 (7655): 406–408. Бибкод : 2017Natur.545..406M. дои : 10.1038/545406а . PMID  28541344. S2CID  4388403.
  156. ^ abcde Дадди-Мусса-Идер, Абдаллах; Лёвен, Хартмут ; Либхен, Бенно (2021). «Гидродинамика может определить оптимальный маршрут плавания микропловец». Физика связи . 4 (1): 15. arXiv : 2008.11064 . Бибкод : 2021CmPhy...4...15D. дои : 10.1038/s42005-021-00522-6 . S2CID  234012727. Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.
  157. ^ Шварцендал, Фабиан Ян; Мацца, Марко Г. (2018). «Максимальная неоднородность плотности активных пловцов». Мягкая материя . 14 (23): 4666–4678. arXiv : 1711.08689 . Бибкод : 2018SMat...14.4666S. дои : 10.1039/C7SM02301D . ПМИД  29717736.
  158. ^ Тиерс, Марио; Вестфаль, Эльмар; Ци, Кай; Винклер, Роланд Г.; Гомппер, Герхард (31 октября 2018 г.). «Кластеризация микропловцов: взаимодействие формы и гидродинамики». Мягкая материя . 14 (42): 8590–8603. arXiv : 1807.01211 . Бибкод : 2018SMat...14.8590T. дои : 10.1039/C8SM01390J . ПМИД  30339172.
  159. ^ Кирк, Дональд (2004). Теория оптимального управления: введение. Минеола, ISBN штата Нью-Йорк 978-0-486-13507-6.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  160. ^ Вишванатан, Гандимохан. М.; Да Луз, Маркос Дже; Рапозо, Эрнесто П.; Стэнли, Х. Юджин (2011). Физика собирательства . дои : 10.1017/CBO9780511902680. ISBN 9780511902680.
  161. ^ Фрике, Г. Мэтью; Летендре, Кеннет А.; Моисей, Мелани Э.; Кэннон, Джуди Л. (2016). «Стойкость и адаптация иммунитета: Т-клетки балансируют степень и тщательность поиска». PLOS Вычислительная биология . 12 (3): e1004818. Бибкод : 2016PLSCB..12E4818F. дои : 10.1371/journal.pcbi.1004818 . ПМЦ 4798282 . ПМИД  26990103. 
  162. ^ аб Муиньос-Ландин, С.; Фишер, А.; Голубец, В.; Сихос, Ф. (2021). «Подкрепление обучения с искусственными микропловцами». Научная робототехника . 6 (52). arXiv : 1803.06425 . doi : 10.1126/scirobotics.abd9285. PMID  34043550. S2CID  4938282.
  163. ^ abc Ян, Югуан; Беван, Майкл А. (2018). «Оптимальная навигация самоходных коллоидов». АСУ Нано . 12 (11): 10712–10724. doi : 10.1021/acsnano.8b05371. PMID  30252442. S2CID  52824752.
  164. ^ Аб Ян, Югуан; Беван, Майкл А.; Ли, Бо (2020). «Эффективная навигация коллоидных роботов в неизвестной среде посредством глубокого обучения с подкреплением». Передовые интеллектуальные системы . 2 . arXiv : 1906.10844 . дои : 10.1002/aisy.201900106 . S2CID  199000857.
  165. ^ аб Либхен, Бенно; Лёвен, Хартмут (2019). «Оптимальные стратегии навигации для активных частиц». EPL (Письма по еврофизике) . 127 (3): 34003. Бибкод : 2019EL....12734003L. дои : 10.1209/0295-5075/127/34003. S2CID  203038971.
  166. ^ abcd Шнайдер, Э.; Старк, Х. (2019). «Оптимальное управление умной активной частицей». EPL (Письма по еврофизике) . 127 (6): 64003. arXiv : 1909.03243 . Бибкод : 2019EL....12764003S. дои : 10.1209/0295-5075/127/64003. S2CID  202540395.
  167. ^ abc Biferale, Л.; Бонаккорсо, Ф.; Буззикотти, М.; Кларк Ди Леони, П.; Густавссон, К. (2019). «Проблема Цермело: оптимальная двухточечная навигация в двумерных турбулентных потоках с использованием обучения с подкреплением». Хаос: междисциплинарный журнал нелинейной науки . 29 (10): 103138. arXiv : 1907.08591 . Бибкод : 2019Хаос..29j3138B. дои : 10.1063/1.5120370. PMID  31675828. S2CID  197935446.
  168. ^ Лауга, Эрик (2016). «Бактериальная гидродинамика». Ежегодный обзор механики жидкости . 48 (1): 105–130. arXiv : 1509.02184 . Бибкод : 2016AnRFM..48..105L. doi : 10.1146/annurev-fluid-122414-034606. S2CID  13849152.
  169. ^ Лауга, Эрик (2020). Гидродинамика подвижности клеток. Кембридж, Великобритания Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. ISBN 978-1-107-17465-8.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  170. ^ Романчук, П.; Бэр, М.; Эбелинг, В.; Линднер, Б.; Шиманский-Гейер, Л. (2012). «Активные броуновские частицы». Специальные темы Европейского физического журнала . 202 : 1–162. arXiv : 1202.2442 . doi : 10.1140/epjst/e2012-01529-y. S2CID  119100040.
  171. ^ Кейтс, Майкл Э.; Тайлер, Жюльен (2015). «Разделение фаз, вызванное подвижностью». Ежегодный обзор физики конденсированного состояния . 6 : 219–244. arXiv : 1406.3533 . Бибкод : 2015ARCMP...6..219C. doi : 10.1146/annurev-conmatphys-031214-014710. S2CID  15672131.
  172. ^ Зеттль, Андреас; Старк, Хольгер (11 мая 2016 г.). «Эмерджентное поведение в активных коллоидах». Физический журнал: конденсированное вещество . Издательство ИОП. 28 (25): 253001. arXiv : 1601.06643 . Бибкод : 2016JPCM...28y3001Z. дои : 10.1088/0953-8984/28/25/253001. ISSN  0953-8984. S2CID  3948148.
  173. ^ Саттон, Ричард (2018). Обучение с подкреплением: введение. Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 978-0-262-35270-3.
  174. ^ Сихос, Фрэнк; Густавссон, Кристиан; Мелиг, Бернхард; Вольпе, Джованни (2020). «Машинное обучение для активной материи». Природный машинный интеллект . 2 (2): 94–103. дои : 10.1038/s42256-020-0146-9. S2CID  214355969.
  175. ^ Гарнье, Поль; Викерат, Джонатан; Рабо, Жан; Ларше, Орельен; Кунле, Александр; Хашем, Эли (2021). «Обзор глубокого обучения с подкреплением для механики жидкости». Компьютеры и жидкости . 225 : 104973. arXiv : 1908.04127 . doi : 10.1016/j.compfluid.2021.104973. S2CID  199543817.
  176. ^ Колабрезе, Симона; Густавссон, Кристиан; Челани, Антонио; Биферале, Лука (2017). «Навигация по потоку умными микроплавателями посредством обучения с подкреплением». Письма о физических отзывах . 118 (15): 158004. arXiv : 1701.08848 . Бибкод : 2017PhRvL.118o8004C. doi : 10.1103/PhysRevLett.118.158004. PMID  28452499. S2CID  13695532.
  177. ^ Ян, Югуан; Беван, Майкл А.; Ли, Бо (2020). «Микро/наномоторная навигация и локализация посредством глубокого обучения с подкреплением». Расширенная теория и моделирование . 3 (6). arXiv : 2002.06775 . doi : 10.1002/adts.202000034. S2CID  211133324.
  178. ^ Фейнман, Р. (2018). «Внизу много места». В: Привет, Энтони (2018). Фейнман и вычисления: исследование пределов компьютеров . Бока-Ратон: CRC Press. стр. 63–76. ISBN 978-0-429-50045-9.
  179. ^ Кузаевская, Данута; Вшолек, Агата; Сверелло, Войцех; Кирчук, Люцина; Марушевская, Агнешка (19 мая 2020 г.). «Магнитотактические бактерии и магнитосомы как умные системы доставки лекарств: новое оружие на поле битвы с раком?». Биология . МДПИ АГ. 9 (5): 102. doi : 10.3390/biology9050102 . ISSN  2079-7737. ПМЦ 7284773 . ПМИД  32438567. 
  180. ^ Ситти, Метин (2009). «Путешествие микророботов». Природа . 458 (7242): 1121–1122. дои : 10.1038/4581121а . PMID  19407789. S2CID  205044764.
  181. ^ Харари, Юваль (2016). Homo deus: краткая история завтрашнего дня. Лондон: Харвилл Секер. ISBN 978-1-4735-4537-3.
  182. ^ Цю, Фамин; Фудзита, Сатоши; Мханна, Рами; Чжан, Ли; Симона, Бенджамин Р.; Нельсон, Брэдли Дж. (2015). «Магнитные спиральные микропловцы, функционализированные липоплексами для адресной доставки генов». Передовые функциональные материалы . 25 (11): 1666–1671. doi : 10.1002/adfm.201403891. S2CID  95812709.
  183. ^ Пак, Бён Вук; Чжуан, Цзян; Яса, Онкей; Ситти, Метин (2017). «Многофункциональные бактериальные микропловцы для адресной активной доставки лекарств». АСУ Нано . 11 (9): 8910–8923. doi : 10.1021/acsnano.7b03207. ПМИД  28873304.
  184. ^ Ван, Джозеф; Гао, Вэй (2012). «Нано/микромасштабные двигатели: биомедицинские возможности и проблемы». АСУ Нано . 6 (7): 5745–5751. дои : 10.1021/nn3028997. ПМИД  22770233.
  185. ^ Ма, Син; Хан, Керстен; Санчес, Сэмюэл (2015). «Каталитические мезопористые наномоторы Janus для активной доставки грузов». Журнал Американского химического общества . 137 (15): 4976–4979. doi : 10.1021/jacs.5b02700. ПМЦ 4440854 . ПМИД  25844893. 
  186. ^ Демирёрс, Ахмет Ф.; Акан, Мехмет Толга; Полони, Эрик; Стюдар, Андре Р. (2018). «Активный грузовой транспорт с помощью коллоидных шаттлов Януса с использованием электрических и магнитных полей». Мягкая материя . 14 (23): 4741–4749. Бибкод : 2018SMat...14.4741D. дои : 10.1039/C8SM00513C. ПМИД  29799053.
  187. ^ Нельсон, Брэдли Дж.; Калиакатсос, Иоаннис К.; Эбботт, Джейк Дж. (2010). «Микророботы для малоинвазивной медицины». Ежегодный обзор биомедицинской инженерии . 12 :55–85. doi : 10.1146/annurev-bioeng-010510-103409. ПМИД  20415589.
  188. ^ Сото, Фернандо; Ван, Цзе; Ахмед, Раджиб; Демирчи, Уткан (2020). «Медицинские микро/нанороботы в точной медицине». Передовая наука . 7 (21). дои : 10.1002/advs.202002203. ПМК 7610261 . ПМИД  33173743. 
  189. ^ аб Джейлан, Хакан; Яса, Иммихан С; Килич, Угур; Ху, Вэньци; Ситти, Метин (16 июля 2019 г.). «Трансляционные перспективы беспривязных медицинских микророботов». Прогресс биомедицинской инженерии . Издательство ИОП. 1 (1): 012002. doi : 10.1088/2516-1091/ab22d5 . ISSN  2516-1091. S2CID  199341199. Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 3.0.