比翱观察丨微型声学“火箭”在人体内导航
以非接触、生物相容的方式在流体中精确操纵微/纳米物体的能力可以实现技术创新，并可能在生物学、化学工程和纳米技术等领域产生深远的影响。
自从纳米技术成为工程学的一个真正分支以来，它的实践者们就一直在试图设计出可以像潜艇一样在人体内导航的微小结构。
实现这一目标的一个绊脚石是什么燃料和运动类似物可用于在血管和器官周围及内部推动和引导这种纳米血管，而不会造成伤害。
宾夕法尼亚州立大学和圣地亚哥大学的研究人员在他们的研究中遇到了障碍，因为他们使用过氧化氢等有毒材料作为燃料。正如他们在《科学进展》中所描述的那样（可通过阅读原文查看），一项关于声学气泡行为的偶然发现为他们的研究开辟了一条新途径。
这种纳米容器是杯状的，使用一个被捕获的振动气泡作为马达。金色涂层有助于转向。图像：Science Advance
宾夕法尼亚州立大学化学系的Thomas Mallouk与哈尔滨工业大学深圳校区的材料科学家及密歇根大学的外科医生合作，试图通过声悬浮来移动纳米血管，这是一种用于将粒子从显微镜载玻片上提起的技术。出乎意料的是，他发现高频声波使容器以非常快的速度移动。为了进一步研究这种现象，Mallouk和他的团队设计了微型“火箭”，可以利用声学在液体介质中拉动和转向。
火箭不是火箭形状的。它们类似于一个长10µm、宽5µm的圆底杯，由聚合物3D打印，并涂有10 nm厚的镍层和40 nm厚的金层。
然后在杯子内部涂上三氯氢硅，三氯氢硅可以防水。当浸入液体中时，杯中会自发形成气泡。当受到超声波的轰击时，气泡会振动，将其转化为马达并推动其通过流体。通过操纵外部磁场，可以精确操纵容器。每枚火箭都有一个特有的共振频率，因此可以独立驱动各个容器。
容器的操纵非常精确，Mallouk的团队让它们沿着微观梯状结构向上移动。杯形结构中添加的翅片使其能够在三维空间中自由转向。
此外，研究小组还描述了如何使用这些容器推动其他粒子或细胞，或者在拥挤的环境中精确地拖曳它们。Mallouk声称，关键在于这些容器的体积很小。
“这在更大范围内是无法实现的，”他说在这个长度范围内，你可以进行很多控制。在这个特定的长度尺度下，当能量足以影响其他粒子时，我们正好处于两者之间的交叉点。”
改变声刺激可以调节血管的速度。从事纳米和微型电机项目的研究生Jeff McNeill解释说：“如果我想让它变慢，我可以关闭电源，如果我想让它运行得非常快，我可以打开电源。”“这是一个非常有用的工具。”
Mallouk正在与宾夕法尼亚大学的工程师和机器人专家合作，为这些容器配备计算机芯片和传感器，赋予它们自主性和智能性，这将使它们能够用于包括成像甚至手术在内的任务。“我们希望拥有可以在体内完成任务的可控机器人：运送药物、诊断侦听，”他说。
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