Śledzenie ścieżki aktywnych cząstek
Ruch bakterii w zawiesinach tworzy tak zwany koloid czynny; jest to niezwykle ważna struktura w układach naturalnych, np. takich jak jelita. W niedawnym badaniu skupiono się na syntezie czynnych koloidalnych cząstek z napędem własnym. W projekcie "Dynamics of active suspensions" (ACTIVEDYNAMICS) przeprowadzono fascynujące badanie na temat ruchu zarówno naturalnych cząstek czynnych (bakterii), jak i tych syntetycznych. Przy użyciu różnicowej mikroskopii dynamicznej, która jest niczym innym jak połączeniem mikroskopu z kamerą, naukowcy wygenerowali obszerną ilość dynamicznych informacji na temat zbiorowego ruchu cząstek w zawiesinie. Badacze przyjrzeli się dynamice zawiesin bakteryjnych jako funkcji zatężania bakterii i zawiesiny. W pierwszej kolejności wyśledzili ruch bakterii bez zdolności poruszania się w kąpieli bakterii ruchomych w 3D. Aby zbadać ruch bakterii w złożonym polimerycznym środowisku, jak flora jelit, włączono wpływ hydrodynamicznych pól prądu wywołanych przez bakterie pływające. Rezultatem był ilościowy opis danych eksperymentalnych. Stosując metodologię zaobserwowaną u bakterii pływających, naukowcy przyjrzeli się innym ruchomym ustrojom żywym, takim jak plemniki i algi. Na polu syntetycznym, zespół ACTIVEDYNAMICS przyjrzał się cząstkom z napędem własnym, takim jak czynne cząstki Janusa. Cząstki Janusa, mające powierzchnie o co najmniej dwóch odmiennych właściwościach fizycznych, mogą przejawiać kontrolowane powinowactwo np. w kierunku ludzkich komórek śródbłonkowych. Inne zastosowanie mają wówczas, gdy pole magnetyczne oddziałuje na warunki różnokierunkowe. Jedną z godnych uwagi właściwości czynnych koloidów jest dynamiczne samoporządkowanie się polegające na samoistnym organizowaniu się prostych elementów w złożone funkcjonalne architektury. Zastosowania sięgają od przestrajalnych, samonaprawiających się kryształów koloidalnych i błon po samoporządkujące się mikropływaki i roboty. Projekt ACTIVEDYNAMICS zyskał zainteresowanie nie tylko szerokiego grona akademickiego, ale i przemysłowych instytucji badawczych.
Słowa kluczowe
Cząstka, zachowanie zbiorowe, bakterie ze zdolnością poruszania się, aktywny koloid, jelita, napęd własny, różnicowa mikroskopia dynamiczna, polimeryczny, cząstka Janusa, mikropływak, robot
