近日，，，，，我院项目掌管人、香港中文大学（丽江）理工学院的俞江帆教授团队在 ACS Nano 颁发题为“Sensing of Fluidic Features Using Colloidal Microswarms”的文章。。。。。。

该钻研通过使用单一胶体纳米颗粒组成的微纳米集群，，，，，提出了一种按需传感流体粘度和离子强度的步骤。。。。。。血液粘度是心血管疾病的沉要决定成分，，，，，离子强度在生物反映中起着沉要作用。。。。。。因而，，，，，钻研生物流体的粘度和离子强度的传感步骤对疾病诊断拥有沉要意思。。。。。。

这是继今年在 Science 子刊 Science Advances 颁发文章，，，，，提出一种微米机械人集群的驱动战术，，，，，实现高选择性定域栓塞后，，，，，团队钻研通过微纳米集群改善生物健全的又一进展。。。。。。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.2c05281

期刊介绍

ACS Nano 是 American Chemical Society 旗下的旗舰期刊，，，，，以颁发纳米科学各个方面的突破性钻研为主，，，，，蕴含纳米结构，，，，，纳米生物技术和纳米造作，，，，，并关注和有关新兴学科领域的融合，，，，，如人为智能、柔性电子技术和机械人，，，，，通过新发现和融合推动纳米科学和纳米技术的发展。。。。。。ACS Nano 的 2022 年影响因子为18.027，，，，，JCR 分区 Q1。。。。。。

钻研布景

生理环境中关键参数的传感已引起宽泛关注，，，，，如粘度和离子强度。。。。。。血液粘度是心血管疾病的沉要决定成分，，，，，炎症也会引起血液粘度的扭转。。。。。。离子强度在生物反映中起着沉要作用，，，，，如影响酶活性和蛋白质结构。。。。。。此表，，，，，离子强度也会扭转细胞体积，，，，，对细胞膜和细胞骨架结构的齐全性产生影响。。。。。。因而，，，，，钻研生物流体的粘度和离子强度的传感步骤对疾病诊断拥有沉要意思。。。。。。

钻研步骤

本工作通过使用单一胶体纳米颗粒组成的微纳米集群，，，，，提出了一种按需传感流体粘度和离子强度的步骤。。。。。。拔取圆形集群的扩散速度和椭圆形集群的伸长速度作为批示器，，，，，以丈量流体特点。。。。。。由于微纳米集群拥有自动活动和沉构能力，，，，，能够适应复杂环境，，，，，因而该步骤能够对难以达到的区域进行传感，，，，，如图1所示。。。。。。为了获得流体特点的空间散布，，，，，作者也钻研了微纳米集群的陆续传感能力。。。。。。

图1. 复杂环境下微纳米集群传感示意图

在流体环境中，，，，，粘度和离子强度可能会影响微纳米集群的行为，，，，，使得集群行为成为感知这两个特点的潜在批示器。。。。。。值妥贴心的是，，，，，微纳米集群可能同时受到一种以上流体个性的影响，，，，，流体粘度、离子强度和集群行为（即批示器）之间的有关性必要解耦。。。。。。因而，，，，，应找到只对一种流体特点敏感的批示器。。。。。。作者针对此情况，，，，，分析了流体粘度和离子强度对微纳米集群行为的影响：1）圆形集群的扩散和2）椭圆形集群的伸长，，，，，如图2所示。。。。。。分析了局批注流体粘度对集群扩散速度影响较大，，，，，离子强度对集群扩散速度影响较幼。。。。。。椭圆形集群的伸长速度同时受这两个成分的影响。。。。。。因而，，，，，作者将这两种集群行为结合，，，，，作为传感流体粘度和离子强度的批示器（图3）。。。。。。首先通过圆形集群的扩散速度感知流体粘度，，，，，其次结合椭圆形集群的伸长速度和已测得的粘度，，，，，实现流体离子强度的丈量。。。。。。

图2. 微纳米集群扩散和伸长示意图，，，，，以及作用在纳米颗粒链上的力示意图

图3. 传感过程示意图

通过尝试，，，，，作者验证了流体特点对微纳米集群扩散速度和伸长速度的影响，，，，，如图4所示。。。。。。唬唬唬唬；；诔⑹粤司郑，，，确定了圆形集群的扩散速度和椭圆形集群的伸长速度作为批示器。。。。。。首先凭据圆形集群的扩散速度感知流体粘度，，，，，而后凭据椭圆形集群的伸长速度估计离子强度。。。。。。进一步，，，，，作者通过尝试得到了流体粘度和圆形集群扩散速度的关系，，，，，以及流体离子强度和椭圆形集群伸长速度的关系，，，，，并成立了数据模型。。。。。。在分歧流体环境下，，，，，验证了所提出的传感步骤（图5）。。。。。。通过对比尝试了局和现实流体特点值，，，，，验证了该步骤的有效性。。。。。。

图4. 在分歧流体前提下的批示器验证

图5. 传感步骤验证了局

作者接着在复杂微流路中验证了所设计传感步骤（图6）。。。。。。尝试了局显示微纳米集群能够穿过复杂环境，，，，，并实现对指标区域流体特点的丈量。。。。。。进一步，，，，，为了丈量分歧区域流体的粘度和离子强度，，，，，并获得流体特点的空间散布，，，，，钻研了微纳米集群的陆续传感能力（图7）。。。。。。在拥有两个储层的微流路中，，，，，使用微纳米集群对两个相连区域进行了陆续丈量。。。。。。尝试了局显示所测得流体特点散布与现实扩散趋向相符。。。。。。在猪血中，，，，，所提传感战术也得到了验证，，，，，所得了局与现实特点相符（图8）。。。。。。

图6. 复杂环境下微纳米集群的传感

图7. 微纳米集群的陆续传感

图8. 猪血中传感的尝试了局

钻研结论

本文使用微纳米集群提出了一种按需传感战术以丈量流体特点，，，，，即粘度和离子强度。。。。。。拔取圆形集群的扩散速度和椭圆形集群的伸长速度作为感知流体粘度和离子强度的批示器，，，，，进而得到了数据模型。。。。。。通过比力尝试了局和真实流体数据，，，，，验证了所提战术的有效性。。。。。。进一步实现了复杂环境下的传感和分歧区域的陆续传感，，，，，并在猪血中验证了所提传感战术。。。。。。

作者简介

本文通讯作者俞江帆教授是香港中文大学（丽江）助理教授、香港中文大学（丽江）校长青年学者、z6首页（z6首页）院级项目掌管人。。。。。。他入选了2021年国度海表高档次青年人才项目（海表），，，，，并担任中国微纳技术学会微纳米机械人分会理事。。。。。。俞教授在2018年获得香港中文大学博士学位，，，，，先后在香港中文大学（2018-2019）和多伦多大学（2019-2020）作为博士后进行钻研工作。。。。。。俞教授的钻研重要集中在微纳米机械人和医疗机械人领域，，，，，蕴含其资料设计、基础理论建模、优化驱动节造、及对口生物医学利用。。。。。。俞教授至今颁发了超过40篇顶级期刊及会议文章，，，，，蕴含 Science Advances、Nature Communications、IJRR、T-Ro、T-Mech 和 ACS Nano等。。。。。。他的数篇期刊论文被 ESI 收录为高引用论文，，，，，并被 Science、Nature、CNN 等国际机构报导。。。。。。俞教授获得了多个有影响力的奖项，，，，，蕴含吴文俊人为智能科技奖天然科学奖二等奖（2022）、百度全球华人AI青年学者（2022）、福布斯30 under 30（2021）、Nature Communications 评比的物理学50强文章（2018）、T-Mech 最佳论文奖入围（2019）、香港青年科学家入围奖（2018）等。。。。。。他担任 IEEE RA-L 的副编纂、Frontiers in Robotics and AI 的客座编纂，，，，，International Conference on Ubiquitous Robots 2019、2021、2022的副编纂，，，，，以及多个顶级期刊和会议的审稿人。。。。。。俞教授携带的智能微型机械人尝试室，，，，，是一个多学科高度融合的平台，，，，，必要综合伙料科学、机械人学、节造科学、生物医疗等基础科学，，，，，研发拥有创新资料、多样结构与职能性、以及新型集群行为的微型机械人，，，，，致力于解决和人类生涯、健全息息有关的真正问题。。。。。。

本文第一作者陈辉，，，，，硕士毕业于哈尔滨工程大学水下机械人国防沉点尝试室，，，，，现于香港中文大学（丽江）理工学院俞江帆教授团队攻读博士学位。。。。。。重要钻研方向为微纳米机械人集群的结构设计、驱动方式和智能节造步骤及其生物医学利用。。。。。。