高分子溶液中微尺度流动影响纳米粒子扩散的实验研究

编号：NMJS09442

篇名：高分子溶液中微尺度流动影响纳米粒子扩散的实验研究

作者：曲恒超 郑平 薛春东 覃开蓉

关键词： 复杂流体 微尺度流动 纳米粒子运动 扩散 粒子追踪 高分子溶液 微流控技术

机构： 大连理工大学光电工程与仪器科学学院

摘要： 生理介质中的纳米粒子扩散在生命演化、信息传递、药物输运等过程中至关重要。黏液、组织液、细胞质等生理介质不仅具有复杂多孔特性,还往往表现出与生命活动相关的微尺度流动。流动与扩散的相互作用异常复杂,且受到生理介质的多孔特性影响。实验利用微流控技术构建高分子溶液微尺度流动环境,采用粒子追踪技术测量纳米粒子的运动,基于统计特征量表征纳米粒子的运动特性,分析微尺度流动对纳米粒子扩散的影响。结果显示,微尺度流动对流动方向和垂直于流动方向上的纳米粒子扩散均产生影响:流动方向上的纳米粒子扩散受限程度减弱,呈现次扩散、正常扩散和超扩散的多阶段特征;垂直于流动方向上的纳米粒子扩散呈现近似布朗特征,但扩散系数相较于静态情形明显提高。分析表明,高分子溶液中微尺度流动对纳米粒子扩散的影响主要源于高分子网络结构及其动力学特性的改变。研究结果可为解读生理介质中纳米粒子输运机制及纳米药物设计与输运增强应用提供参考。