磁性粒子在通過磁場時的運動稱為磁泳（magnetophoresis）。到目前為止，對影響這些粒子及其運動的因素知之甚少。
現在，伊利諾州芝加哥大學的研究人員描述了這一基本過程，這些過程與磁性粒子在磁場作用下流過流體時的運動有關。他們的發現，題為：「磁泳的本構關係和控制物理性質」，發表在最近的《美國國家科學院院刊》上。
了解更多有關磁性粒子通過磁場的運動的信息，包括藥物輸送、生物傳感器、分子成像、和催化等。例如，載有藥物的磁性納米粒子在使用磁鐵注入血液或腦脊液後，可以遞送到體內的離散點。目前，該過程已用於某些形式的化學療法中以治療癌症。
論文主導、工程學院化學工程系教授、梅內什·辛格（Meenesh Singh）說：「我們需要更多地了解磁性粒子的運動方式，以便更好地預測它們運動的速度、有多少達到目標、以及何時以及哪些因素，會影響它們在各種流體中的行為。」
如圖所示響應於磁場由磁性納米粒子形成的環。無圓環的中心表示納米粒子聚集在其中的彈道傳輸，而圓環的較淺陰影表示納米粒子自由並擴散掉的擴散傳輸。磁泳的這一非常基本的過程對於各種生物醫學應用都是至關重要的，並且它還通過偏轉磁層中的帶電粒子來保護地球。研究人員開發出一種預測模型來理解和控制磁泳。
研究團隊發現，四個主要因素會影響磁性粒子的運動：粒子的磁性和它們所移動的溶液之間的差異、磁場的梯度、粒子之間的磁性相互作用或它們粘附在一起的程度、以及粒子上的電荷與磁場的相互作用。
「我們可以利用這一新知識來提高磁性納米粒子到達中樞神經系統中所需靶組織的特異性。」 基於這些發現，研究人員創建了包括所有這些因素的數學公式。他們使用實際數據填充了模型，並能夠準確預測實際系統中粒子的速度和位置。
辛格說：「通過使用我們的模型，醫生和研究人員將能夠更好地設計磁性納米顆粒，以遞送藥物或其他分子，並且做得更準確。」 「該模型還可以預測帶電磁性粒子在各種應用中的運動，包括地球磁層中帶電粒子的偏轉。」
參考：Constitutive relationship and governing physical properties for magnetophoresis, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.2018568117