[发明专利]相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达及其制备方法与应用，属于材料与生物技术领域。所述的相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的制备方法，包括将纳米金沉积在还原氧化石墨烯气凝胶微球表面的步骤。本发明提供了一种相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达，其是一种非侵入性和非接触式策略，可以通过界面工程在固体基质上实现相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的多功能操纵。本发明的相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达系统对具有光热特性的颗粒都是适用的。最重要的是，解决了现有技术中微纳米马达只能在水相环境中驱动的问题。

技术领域

本发明属于材料与生物技术领域，特别涉及一种相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达及其制备方法与应用。

背景技术

自推进式微纳米马达在越来越多的领域引起了广泛的兴趣，包括纳米组装，靶向药物输送和环境修复。这些微纳马达能够将不同形式的能量(外界物理场或化学能)转化成为驱动的机械能，并且有相当的速度和可控性。随着激光技术的广泛应用，光相比其他物理源能以高度精确的空间和时间分辨率被远程无线控制，因为光驱动马达成为该领域的前沿热点。而近红外光因为具有生物安全和组织穿透能力而在生物医学领域具有广泛应用前景，目前近红外光驱动的微马达除了需要依赖化学燃料的光驱动马达以外，主要是利用光热效应产生的温度梯度来驱动，具体是将光热材料引入到微纳米粒子中，在近红外光照射下光热材料产生热量使粒子局部升温而形成不对称的热梯度，进而产生沿温度梯度的“自热泳”运动。

为了将这些微纳米马达构建成功能装置实现应用，需要将颗粒按照所需的功能进行驱动。光驱动马达的运用目前仅限在水环境中才能实现，无法在固态表面运动是目前光驱动马达运用所面临的瓶颈和巨大挑战。为了解决这一重要问题，在固体基质上的微纳米运动引起了科学家的注意。与固-液界面相比，在固-固界面上的范德华摩擦力要强得多，从而限制了固相基材上的颗粒的远程受控自主运动。因此，有效操纵固体基质上的颗粒的关键在于调节界面相互作用，以减少运动过程中的摩擦力，并转化外场能量产生驱动力。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的制备方法。

本发明的另一目的在于提供通过上述制备方法制备得到的相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达。

本发明的再一目的在于提供上述相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达的制备方法，包括将纳米金沉积在还原氧化石墨烯气凝胶微球(RGOAM)表面的步骤。

所述的还原氧化石墨烯气凝胶微球(RGOAM)的制备方法已在Xiang Zhou etal.Near-Infrared Light-Steered Graphene Aerogel Micromotor with High Speedand Precise Navigation for Active Transport and Microassembly.ACS AppliedMaterialsInterfaces,2020,12,23134-23144中公开。

所述的将纳米金沉积在还原氧化石墨烯气凝胶微球(RGOAM)表面的方法优选为化学气相沉积法。

一种相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达，通过上述制备方法制备得到。

所述的相转变水凝胶辅助的固相表面上光驱动气凝胶微马达在固相环境中的应用。