ميكرو-نانوموتورهاي خودپيش‌رونده كاتاليزي: 1- اصول و طراحي هندسي

Catalytic Self-Propelled Nano/Micromotors. I. Principles and Geometry Design

ميكرو-نانوموتورهاي سنتزي، ميكرو-نانوذرات عامل­ دارشده ­اي هستند كه قابليت حركت خود به ­خود را دارند. ميكرو-نانوموتورها حاصل شبيه‌سازي ريزساختارهاي متحرك در طبيعت بوده كه داراي مزيت كنترل‌پذيري حركت هستند. ميكرو-نانوموتورها انواع و كاربردهاي مختلفي دارند كه از جمله بي­نياز به سوخت و نيازمند آن را مي‌توان نام برد. انواع بي­نياز به سوخت، با استفاده از تغييرات محيطي مانند افزايش دما در اثر گرمايش، ميدان‌هاي مغناطيسي و فراصوت حركت ‌مي‌كنند. ميكرو-نانوموتورهاي كاتاليزي نظير ميكرو-نانوموتورهاي برپايه پلاتين، رايج‌ترين انواع ميكرو-نانوموتورهاي نيازمند سوخت هستند. سوختي كه در ميكرو-نانوموتورهاي پلاتيني استفاده مي‌شود، هيدروژن پراكسيد است كه با تجزيه آن در سطح پلاتين انرژي لازم براي حركت موتورها فراهم مي­ شود. ميكرو-نانوموتورهاي پلاتيني، ساختارها و هندسه‌هاي متفاوت شامل كروي، كاسه ­اي­ شكل، ميله ­اي، مخروطي، لوله ­اي توخالي و پوسته‌اي دارند كه سازوكار‌هاي حركتي و سرعت‌هاي مختلف را در آن‌ها ايجاد مي‌كنند. سرعت حركت ميكرو-نانوموتورهاي پلاتيني، بازه بزرگي از سرعت‌هاي كم تا خيلي زياد، از چند ميكرومتر بر ثانيه تا چندصد ميكرومتر بر ثانيه را شامل مي‌شود. در اين مقاله، ابتدا ميكرو-نانوموتورهاي پلاتيني معرفي و انواع آن ها ذكر شده است. همچنين، انواع سازوكارهاي حركتي شامل خودالكتروفورز، خودديفيوزوفورز­ و حباب­ رانشي توضيح داده شده ­اند. سپس، مقايسه سرعت‌ها در سازوكار‌هاي حركتي مختلف، كاربردهاي ميكرو-نانوموتورها و چالش استفاده از نوع پلاتيني آن­ها در شرايط درون‌تني نيز بحث شده‌اند.

Synthetic micro/nanomotors are functionalized micro/nanoparticles with the ability of self-propelling motion. Synthetic micro/nanomotors are the mimic of mobile organisms like bacteria in nature. Micro/nanomotors have different types such as fuel required micro/ nanomotors and fuel-free ones and various applications. Fuel-free micro/nanomotors move through environmental changes like increasing in temperature by heating, magnetic and ultrasonic fields, etc. Platinum-based micro/nanomotors are the most common types of micro/ nanomotors. Hydrogen peroxide is the fuel utilized in platinum-based micro/nanomotors. The decomposition of hydrogen peroxide fuel on the platinum surface of synthetic micro/ nanomotors, supplies the required energy for motion of motors. Platinum-based micro/ nanomotors have different structures and geometrics include spherical, stomatocyte, rod, tubular, and shell that that creates various motion mechanisms and speeds. The motion speed of micro/nanomotors has a wide range of amounts from one micrometer per second to hundreds micrometers per second. In this review, platinum-based micro/nanomotors and their different types have been introduced. In addition, different mechanisms of motion include self-electrophoresis, self-diffusiophoresis and bubble-propulsion mechanisms have been discussed. Then, the comparison of velocities in different motion mechanisms, applications of micro-nanomotors and the challenge of using their platinum type in in vivo conditions were also mentioned.