克日，，，，，，，，我院项目认真人、香港中文大学（深圳）理工学院的俞江帆教授团队在 ACS Nano 揭晓题为“Sensing of Fluidic Features Using Colloidal Microswarms”的文章。。。。。。。

该研究通过使用简朴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要领。。。。。。。血液粘度是心血管疾病的主要决议因素，，，，，，，，离子强度在生物反应中起着主要作用。。。。。。。因此，，，，，，，，研究生物流体的粘度和离子强度的传感要领对疾病诊断具有主要意义。。。。。。。

这是继今年在 Science 子刊 Science Advances 揭晓文章，，，，，，，，提出一种微米机械人集群的驱动战略，，，，，，，，实现高选择性定域栓塞后，，，，，，，，团队研究通过微纳米集群改善生物康健的又一希望。。。。。。。

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

期刊先容

ACS Nano 是 American Chemical Society 旗下的旗舰期刊，，，，，，，，以揭晓纳米科学各个方面的突破性研究为主，，，，，，，，包括纳米结构，，，，，，，，纳米生物手艺和纳米制造，，，，，，，，并关注和相关新兴学科领域的融合，，，，，，，，如人工智能、柔性电子手艺和机械人，，，，，，，，通过新发明和融合推动纳米科学和纳米手艺的生长。。。。。。。ACS Nano 的 2022 年影响因子为18.027，，，，，，，，JCR 分区 Q1。。。。。。。

研究配景

心理情形中要害参数的传感已引起普遍关注，，，，，，，，如粘度和离子强度。。。。。。。血液粘度是心血管疾病的主要决议因素，，，，，，，，炎症也会引起血液粘度的改变。。。。。。。离子强度在生物反应中起着主要作用，，，，，，，，如影响酶活性和卵白质结构。。。。。。。别的，，，，，，，，离子强度也会改变细胞体积，，，，，，，，对细胞膜和细胞骨架结构的完整性爆发影响。。。。。。。因此，，，，，，，，研究生物流体的粘度和离子强度的传感要领对疾病诊断具有主要意义。。。。。。。

研究要领

本事情通过使用简朴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要领。。。。。。。选取圆形集群的扩散速率和椭圆形集群的伸长速率作为指示器，，，，，，，，以丈量流体特征。。。。。。。由于微纳米集群具有自动运动和重构能力，，，，，，，，可以顺应重大情形，，，，，，，，因此该要领可以对难以抵达的区域举行传感，，，，，，，，如图1所示。。。。。。。为了获得流体特征的空间漫衍，，，，，，，，作者也研究了微纳米集群的一连传感能力。。。。。。。

图1. 重大情形下微纳米集群传感示意图

在流体情形中，，，，，，，，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征的潜在指示器。。。。。。。值得注重的是，，，，，，，，微纳米集群可能同时受到一种以上流体特征的影响，，，，，，，，流体粘度、离子强度和集群行为（即指示器）之间的相关性需要解耦。。。。。。。因此，，，，，，，，应找到只对一种流体特征敏感的指示器。。。。。。。作者针对此情形，，，，，，，，剖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。。。。。。。剖析效果批注流体粘度对集群扩散速率影响较大，，，，，，，，离子强度对集群扩散速率影响较小。。。。。。。椭圆形集群的伸长速率同时受这两个因素的影响。。。。。。。因此，，，，，，，，作者将这两种集群行为团结，，，，，，，，作为传感流体粘度和离子强度的指示器（图3）。。。。。。。首先通过圆形集群的扩散速率感知流体粘度，，，，，，，，其次团结椭圆形集群的伸长速率和已测得的粘度，，，，，，，，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. 传感历程示意图

通过实验，，，，，，，，作者验证了流体特征对微纳米集群扩散速率和伸长速率的影响，，，，，，，，如图4所示。。。。。。；；；；；；谑笛樾Ч，，，，，，，，确定了圆形集群的扩散速率和椭圆形集群的伸长速率作为指示器。。。。。。。首先凭证圆形集群的扩散速率感知流体粘度，，，，，，，，然后凭证椭圆形集群的伸长速率预计离子强度。。。。。。。进一步，，，，，，，，作者通过实验获得了流体粘度和圆形集群扩散速率的关系，，，，，，，，以及流体离子强度和椭圆形集群伸长速率的关系，，，，，，，，并建设了数据模子。。。。。。。在差别流体情形下，，，，，，，，验证了所提出的传感要领（图5）。。。。。。。通过比照实验效果和现实流体特征值，，，，，，，，验证了该要领的有用性。。。。。。。

图4. 在差别流体条件下的指示器验证

图5. 传感要领验证效果

作者接着在重大微流道中验证了所设计传感要领（图6）。。。。。。。实验效果显示微纳米集群可以穿过重大情形，，，，，，，，并完成对目的区域流体特征的丈量。。。。。。。进一步，，，，，，，，为了丈量差别区域流体的粘度和离子强度，，，，，，，，并获得流体特征的空间漫衍，，，，，，，，研究了微纳米集群的一连传感能力（图7）。。。。。。。在具有两个储层的微流道中，，，，，，，，使用微纳米集群对两个相连区域举行了一连丈量。。。。。。。实验效果显示所测得流体特征漫衍与现实扩散趋势相符。。。。。。。在猪血中，，，，，，，，所提传感战略也获得了验证，，，，，，，，所得效果与现实特征相符（图8）。。。。。。。

图6. 重大情形下微纳米集群的传感

图7. 微纳米集群的一连传感

图8. 猪血中传感的实验效果

研究结论

本文使用微纳米集群提出了一种按需传感战略以丈量流体特征，，，，，，，，即粘度和离子强度。。。。。。。选取圆形集群的扩散速率和椭圆形集群的伸长速率作为感知流体粘度和离子强度的指示器，，，，，，，，进而获得了数据模子。。。。。。。通过较量实验效果和真实流体数据，，，，，，，，验证了所提战略的有用性。。。。。。。进一步实现了重大情形下的传感和差别区域的一连传感，，，，，，，，并在猪血中验证了所提传感战略。。。。。。。

作者简介

本文通讯作者俞江帆教授是香港中文大学（深圳）助理教授、香港中文大学（深圳）校长青年学者、优德官网（优德官网）院级项目认真人。。。。。。。他入选了2021年国家外洋高条理青年人才项目（外洋），，，，，，，，并担当中国微纳手艺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）作为博士后举行研究事情。。。。。。。俞教授的研究主要集中在微纳米机械人和医疗机械人领域，，，，，，，，包括其质料设计、基础理论建模、优化驱动控制、及对口生物医学应用。。。。。。。俞教授至今揭晓了凌驾40篇顶级期刊及聚会文章，，，，，，，，包括 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，，，，，，，，包括吴文俊人工智能科技奖自然科学奖二等奖（2022）、百度全球华人AI青年学者（2022）、福布斯30 under 30（2021）、Nature Communications 评选的物理学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。。。。。。。他担当 IEEE RA-L 的副编辑、Frontiers in Robotics and AI 的客座编辑，，，，，，，，International Conference on Ubiquitous Robots 2019、2021、2022的副编辑，，，，，，，，以及多个顶级期刊和聚会的审稿人。。。。。。。俞教授向导的智能微型机械人实验室，，，，，，，，是一个多学科高度融会的平台，，，，，，，，需要综合质料科学、机械人学、控制科学、生物医疗等基础科学，，，，，，，，研发具有立异质料、多样结构与功效性、以及新型集群行为的微型机械人，，，，，，，，致力于解决和人类生涯、康健息息相关的真正问题。。。。。。。

本文第一作者陈辉，，，，，，，，硕士结业于哈尔滨工程大学水下机械人国防重点实验室，，，，，，，，现于香港中文大学（深圳）理工学院俞江帆教授团队攻读博士学位。。。。。。。主要研究偏向为微纳米机械人集群的结构设计、驱动方法和智能控制要领及其生物医学应用。。。。。。。