Fabricage van precieze fragmentarische deeltjes via twee-foton lithografie en stencilmaskering. A Deeltjes en stencils worden tegelijkertijd gedrukt met behulp van twee-foton lithografie. Het favoriete materiaal wordt afgezet en de stencils worden selectief verwijderd door agitatie om precieze fragmentarische deeltjes te onthullen. Substraat is blauw, hars is geel, laser is rood, metaal is goud, deeltjes fluoresce groen. B Schematische illustratie van PPP -fabricage. Polymeerhars is groen, metaal is zwart. C Cu -logo afgezet op een bol met een diameter van 10 µm. D Complex patch -ontwerp met een kleiner Cu -logo boven een bergketen. Minimale functiegrootte is ≈200 nm. In beide gevallen omvatten de patches 10 nm chroom en 30 nm goud afgezet met behulp van thermische verdamping. Afbeeldingen in (C,, D) werden genomen met behulp van een mix van terugverstrooiing en secundaire elektronenmicroscopie. Credit: Natuurcommunicatie (2025). Doi: 10.1038/S41467-025-61218-X
Onderzoekers van de Universiteit van Colorado Boulder hebben een nieuwe manier gecreëerd om kleine deeltjes te bouwen en te beheersen die kunnen bewegen en werken als microscopische robots, en bieden een krachtig hulpmiddel met toepassingen in biomedisch en milieuonderzoek.
De studie, gepubliceerd in Natuurcommunicatiebeschrijft een nieuwe methode van fabricage die 3D-afdrukken met een zeer nauwkeurige combineert, genaamd twee-foton lithografie, met een microStenciling-techniek. Het team drukt zowel het deeltje als het stencil samen af ​​en stort vervolgens een dunne laag metaal af – zoals goud, platina of kobalt – door de openingen van het stencil. Wanneer het stencil wordt verwijderd, blijft er een metalen patch op het deeltje.
De deeltjes, onzichtbaar voor het blote oog, kunnen in bijna elke vorm worden gemaakt en met een patroon met oppervlaktepleisters zo klein als 0,2 micron – meer dan 500 keer dunner dan een menselijk haar. De metalen pleisters leiden hoe de deeltjes bewegen wanneer ze worden blootgesteld aan elektrische of magnetische velden of chemische gradiënten.
“De vorm van oppervlaktepleisters geeft deeltjes informatie over waar te gaan,” zei assistent -professor Wyatt Shields, een van de auteurs van het artikel. “We hebben tot nu toe geen goede methoden gehad om de vorm van die patches te regelen.”
Met deze controle kunnen deze deeltjes mogelijk helpen verbeteren hoe geneesmiddelen zich door menselijke organen verspreiden, het verbeteren van de algehele effectiviteit van het medicijn of helpen bij het verwijderen van verontreinigende stoffen uit vervuilde omgevingen.
Het onderzoeksteam bestaat uit eerste auteur Kendra Kreienbrink, een Materials Science and Engineering Ph.D. Student in het Shields Lab, samen met twee studenten: Zoe Cruse, hoofdvak in chemische en biologische engineering en informatica, en Alisha Kumari, in Biomedical Engineering.
“Dit artikel vertegenwoordigt niet alleen de opwindende dingen die kunnen worden bereikt in actieve deeltjes en microrobots met behulp van niet -conventionele microfabricage,” zei Shields, “maar dat de inclusie en mentorschap van studenten vroeg in onderzoek kan leiden tot innovatieve resultaten.”
Meer informatie:
Kendra M. Kreienbrink et al, precieze oppervlaktepleisters op actieve deeltjes van willekeurige vorm door microstenciling, Natuurcommunicatie (2025). Doi: 10.1038/S41467-025-61218-X
Dagboekinformatie:
Natuurcommunicatie
Geboden door de Universiteit van Colorado in Boulder