コアシェル複合マイクロ球体に基づくキラル薬の光流体センシングとソーティング

現在のすべての光キラルソーティングアプローチは、弱いキラリティを持つナノスケールの薬物分子には効果が薄い。この物理的限界を克服するため、本研究ではコアシェル複合キラルセンシングマイクロ球体を理論的に提案する。この球体は、ネマティック液晶シェルに包まれた薬物結晶コアからなり、光流体検出のためのキラリティ増幅キャリアとして機能する。代表的な弱キラル薬であるイブプロフェンナトリウムのナノ結晶を使用し、最適なコアシェルセンシング構造は、半径19μmのネマティック液晶E7シェルと、半径9.5μmのイブプロフェンナトリウム結晶コアから構成されることが決定された。この最適化された構成により、分子キラリティパラメータは10−6から6.5×10−3に増幅され、最大横方向分離速度1.19μm/sが得られる。流体力学計算によると、最適化された複合センシングマイクロ球体がマイクロ流体チャネル内で絶対横方向変位19μm以上を蓄積すると、システムの最大縦流速は2.4μm/sに達し、連続センシングとソーティングに必要な幾何学的閾値を満たす。本研究は、ナノスケールキラル薬のための光流体センシングとソーティングシステムを進歩させる設計戦略を提供する。