Электрические поля управляют наночастицами в лабиринте для улучшения доставки лекарств

Исследователи обнаружили, что электрические поля могут точно управлять движением наночастиц в пористых материалах, что открывает новые возможности для целевой доставки лекарств и очистки химических веществ.

В новом исследовании, опубликованном 10 ноября 2025 года в Proceedings of the National Academy of Sciences, команда инженеров под руководством Анни Ши и Сиамака Мирфендерески изучала поведение заряженных наночастиц в пористых средах под действием электрического поля.

Учёные обнаружили удивительное различие в поведении частиц в зависимости от силы электрического поля:

«Слабое электрическое поле действует только как ускоритель, увеличивая скорость частицы и значительно улучшая её шансы найти любой выход из полости, но не предлагая направленного руководства — это быстро, но случайно»

«В отличие от этого, сильное электрическое поле обеспечивает необходимые «координаты GPS», заставляя частицу быстро двигаться в определённом, предсказуемом направлении»

Это открытие означает, что исследователи могут контролировать движение наночастиц, выбирая между быстрым случайным поиском (слабое поле) и направленной доставкой (сильное поле).

Слабое поле вызывает случайные завихрения жидкости в крошечных полостях материала, что усиливает естественное движение частиц и подталкивает их к стенкам полостей. Сильное поле обеспечивает мощный направленный толчок, преодолевающий как естественное движение частиц, так и случайные потоки жидкости.

Для исследования команда использовала передовой микроскоп для отслеживания отдельных наночастиц в идеально структурированном пористом материале — кремниевом обратном опале, а также компьютерное моделирование для анализа физических процессов.

Это открытие может революционизировать технологии, требующие точного микроскопического транспорта, включая:

• Целевую доставку лекарств к конкретным тканям
• Промышленную очистку химических веществ
• Фильтрацию загрязняющих веществ

Исследователи продолжают изучать пределы этого метода, включая определение размеров частиц, которые можно контролировать таким образом, и возможность применения в сложных биологических средах.