生物纤毛通过执行协调的异时运动在自我推进、食物捕获和细胞运输中发挥重要作用。由于目前制造方法和材料的限制，模拟生物纤毛异时协调的实验研究在微米长度尺度上具有挑战性。

近日，马克斯普朗克智能系统研究所Metin Sitti使用硬磁 FePt JMP 和生物聚合物 SF，使用 2PP 结合磁致动控制，以接近生物纤毛的长度尺度 3D 打印生物相容和可编程的 MAC 阵列。

文章要点

1）对制造的纤毛的磁性、机械和生物学特性进行了系统研究，表明我们的纤毛具有机械可调性和坚固性、生物相容性和可生物降解性。在施加小至 3 mT 的均匀旋转磁场后，每个纤毛都会进行鞭状往复运动，包括缓慢的向前冲程和快速的向后冲程。相邻 FePt JMP 之间的方向差异赋予 MAC 阵列异质磁化方向，当受到均匀旋转磁场时，在 MAC 阵列内引发异时波。

2）研究人员通过创建具有指定相位差和各种位置安排的 MAC 阵列来展示制造平台的灵活性。尽管每个纤毛以相互的方式跳动，但可以通过在每个纤毛上附加旗形结构来打破对称性来实现低 Re 状态（Re < 0.1）的液体运输。

3）研究人员展示了 MAC 阵列的设计和制造，以生成平移流和局部循环流。这项工作可以为生物相容和可编程的微纤毛阵列提供一个实验平台，为未来在微流体设备和受纤毛启发的生物医学软微型机器人中的潜在应用提供了广阔的设计空间。、

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Shuaizhong Zhang, et al, 3D-printed micrometer-scale wireless magnetic cilia with metachronal programmability, Sci. Adv. 9, eadf9462 (2023)

DOI: 10.1126/sciadv.adf9462

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf9462