用于药物输送的微型游泳器建模

细胞在粘性液体中运动的数学模型显示了这种运动如何受到表面活性剂涂层的影响，可用于设计用于靶向给药、显微手术和其他应用的人工微型游泳器。

许多类型的运动细胞，例如我们肠道中的细菌和女性生殖道中的精子，需要推动自己穿过充满粘性液体的密闭空间。近年来，这些微型游泳者的运动已被模仿在自走式微型和纳米级机器的设计中，用于包括靶向药物输送在内的应用。优化这些机器的设计需要对这些环境中的微型游泳者有详细的数学理解。

由德国杜塞尔多夫海因里希海涅大学的 Abdallah Daddi-Moussa-Ider 领导的一个大型国际物理学家小组现在已经建立了清洁和表面活性剂覆盖的粘性液滴中的微型游泳者的数学模型，表明表面活性剂显着改变了游泳者' 行为。他们在EPJ E 上发表了他们的作品。

微游泳者的粘性液体的液滴内移动的动力学取决于许多因素，包括液滴的形状和尺寸，所述数微游泳者的和液体的雷诺数。这是粘度的量度;低雷诺数的液体更粘稠，以线性方式流动，几乎没有湍流。这种液体的流动可以通过求解一组称为 Navier-Stokes 方程的偏微分方程来建模。在这种情况下，微型游泳者本身被认为是限制在水滴内并位于设定点的力偶极子。使用边界条件对包含微型游泳者的液滴周围的表面活性剂层的存在进行建模。

在一系列条件下求解这些方程——有或没有表面活性剂涂层的液滴，静止和自由运动，以及不同的雷诺数和半径——给了 Daddi-Moussa-Ider 和他的同事一组微妙不同的流场，从中可以定义微型游泳者的动态。他们指出，这些游泳者动力学模型可能有助于设计用于材料组装、生物传感和显微手术以及药物输送的微型机器。

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