全水ソフトミリスウィンマー

マイクロスケールのスイマーは、ターゲットを絞った薬物送達、非侵襲的顕微手術、さまざまな長さのスケールでの環境修復に魅力的です。ただし、ほとんどの既存の化学水泳選手の用途は、複雑な製造、高コスト、有機（または毒性のある）溶媒の利用、運動性の低い性能、および制御可能性の欠如によって制限されます。これらの課題に対処するために、生分解性のヒドロゲルと生体適合性燃料を利用するすべての水溶液のアプローチを提案します。この革新的な方法では、1つの水溶液を別の水溶液に滴下するだけで、スイマーのボディの生成と燃料の負荷を達成し、製造時間を節約し、転送中の燃料の損失を最小限に抑えます。これらのすべての水生柔らかいミリスウィマーには、液体表面に推進するために体内に低表面エネルギー化合物を貯蔵するローブビートルのような自己植物があります。等方性および異方性の全水生ソフトミリスウィマーは、その次元、形態、および動きの速度を正確に制御して形成されます。エンジニアリングされたチャネル、複雑な迷路、動的な空気液体界面、および集合的な自己アセンブリ内での動きを通じて、複雑な水性環境での顕著な適応性が実証されています。さらに、官能性ナノ粒子の統合は、これらのすべての水生のミリスウィマーを多機能性に及ぼし、貨物輸送、センシング、環境修復のアプリケーションを拡大します。

Microscale swimmers are attractive for targeted drug delivery, noninvasive microsurgery and environmental remediation at different length scales, among which, Marangoni-based swimmers have garnered considerable attention due to their independence of external energy supply. However, applications of most existing chemical swimmers are limited by complex fabrication, high cost, utilization of organic (or even toxic) solvents, poor motility performance, and lack of controllability. To address these challenges, we propose an approach for all-aqueous soft milli-swimmers that utilizes biodegradable hydrogels and biocompatible fuels. This innovative method achieves swimmer body generation and fuel loading in one step by simply dripping one aqueous solution into another, saving fabrication time and minimizing fuel loss during transfer. These all-aqueous soft milli-swimmers have rove beetle-like self-propulsion, which stores low-surface-energy compounds within their body for propulsion on liquid surfaces. Isotropic and anisotropic all-aqueous soft milli-swimmers are formed with precise control over their dimension, morphology, and movement velocity. Through their motion within engineered channels, intricate labyrinths, dynamic air-liquid interfaces, and collective self-assemblies, their remarkable adaptability in complex aqueous environments is demonstrated. Furthermore, the integration of functional nanoparticles endows these all-aqueous milli-swimmers with multifunctionality, expanding their applications in cargo transportation, sensing, and environmental remediation.