合成的活性物质如Janus胶体、活性液滴或微型飞行器可以在均匀环境中自主推进。这些微马达不需要任何运动或电子部件即可在亚细胞尺度上携带药物和其他货物。但是，大多数合成微马达在能量供应和运动多样性方面仍然落后于泳动的生物。根据运动类型，微马达大致可分为线形微马达和手性微马达。线性微马达以线性或弹道的方式运动，而手性游马达的轨迹呈圆形或螺旋形。后者在诸如最佳表面覆盖等问题上具有优势，更重要的是，手性在游马达的集体行为中也起着至关重要的作用，可能导致旋转微群阵列，漩涡阵列和同步胶体齿轮等模式。这种丰富的现象学与相对有限的创造手性自主推进的机制形成鲜明对比。

  近日，华中科技大学化学与化工学院瞿金平院士团队牛冉研究员在《Advanced Science》杂志在线发表了题为“Self-solidifying active droplets showing memory-induced chirality”的研究文章（Adv. Sci. 2023, 2300866）。该研究提出了一种通过自生聚电解质浓度梯度驱动的水-水液滴马达。它在自固化时释放可降低表面张力的聚电解质，从而降低周围水的表面张力，进而诱导液滴自主推进。聚电解质的低扩散系数导致长寿命的化学轨迹，从而产生记忆效应，诱导液滴从线性运动到手性运动过渡。得益于自推进运动和流场诱导的混合效果，液滴马达能够在90分钟内高效地从水溶液中去除铀(去除率高达85%)。该研究结果为制备能够自主进行手性运动和收集毒素的微马达提供了一条途径。 

图1. 自固化液滴马达的设计制备与自主推进

图2. 液滴运动表征与适应性拓展

图5. 手性运动的机理

图6. 铀吸附应用研究

  基于磺酸-铀酰配位，液滴微马达可以作为先进的“清洁机器人”，从水中去除放射性铀元素(图6f)。液滴首先在pH=1.25的酸性水溶液中分别络合3分钟、10分钟和6小时，然后转移到10 ppm的铀溶液中。第一个液滴(络合3分钟)去除动力学最快，在90分钟内去除了84.7%的铀，而第二个液滴(络合10分钟)和第三个液滴(络合6小时)在相同的时间内去除了54.1%和8.7%的铀(图6g)。在运动的前20分钟内，第1液滴的速度比第2液滴更快，探索的面积也更大，而第3液滴是静止的。因此，自推进运动有助于促进液滴微马达探索铀酰离子没有被吸附的区域。此外，液滴产生的流场通过打破铀酰离子的被动扩散来促进溶液的混合。因此，通过液滴游泳器的主动运动，大大提高了除铀效率。

  总结：本文实现并分析了基于聚电解质的水-水自固化液滴马达。与大多数现有的合成微马达不同，自固化液滴不需要任何持续的外部燃料，它们自身配备了一个内部能量库。这些游马达表现出弹道运动向手性运动的动态过渡，不需要任何明显的对称破坏或复杂(粘弹性)环境。该研究结果建立了一种替代机制，可以用于其他系统，如水凝胶。同时，该研究揭示了手性和记忆效应之间迄今未知的关系，表明游马达的化学痕迹记忆会影响自身轨迹。此外，液滴微马达能够高效地去除水中的铀。这种自驱动方法可用于优化下一代微马达，用于诸如最佳表面覆盖、靶向药物输送或在不易外部能量输入的环境中进行显微手术等任务。

  全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202300866