Site Sponsors
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
Posted in | Nanofluidics

Mikroskopiska Organismer som Remarkably Snabbt och Effektivt Rör Vätskor

Published on November 4, 2009 at 5:11 PM

I studier av vinka av mycket lilla simningbakterier grundar forskare på U.S.-Avdelningen av Energis Laboratoriumet för den Argonne Medborgare att de mikroskopiska organismerna på burk uppståndelsevätskor remarkably snabbt och effektivt. Som ett resultat kunde de bakterie- flagellana agera likt mycket litet bilar till blandningkemikalieer i biomedicalsatser, bland andra applikationer.

Detta avbildar shows den 3-D koncentrationsfördelningen av simningbakterieBacillusen - subtilis i tunn flytande filmar erhållande av optisk sammanhållningtomography.

Igor Aronson, en Argonne materialforskare och Andrey Sokolov, en tidigare doktorand från det Illinois Institutet av Teknologi och nu postdoctoral forskare på den Princeton Universitetar, den travde Bacillusen subtillisbakterier in i tunt filmar för att avkoda fysiken som reglerar hur dem flyttningen. Bakterierna, varje som utrustas med många mycket lilla flagella eller svanar som fram och tillbaka skjutas över, filmar.

Omkring fem mikroner långt, bakterierna simmar typisk omkring 20 mikroner per understöder. Packade tillsammans, simmar de snabbare-upp till 100 mikroner per understöder. ”Skalapn till människan storleksanpassa, är det något liknande rusa av ett drev,”, sade Aronson. ”Är De lika lilla torpeder.”,

Två mekanism reglerar förehavanden av bakterier filmar in. Lika människor, B.-subtillis behöver syre att fortleva. I ett fullsatt filma, jämnar syret blivet uttömt och att överföra bakterier som upp till simmar ytbehandla för ett klunk av syre, och därefter besegrar baksida igen: ett fenomen kallade bioconvection.

Bakterie- vinka dikteras också av en princip som kallas hydrodynamic entrainment. Bakterier vars arga banor ansa fysiskt för att tilldra varje annan och de parar reser upp till i tandemcykel över sätta in.

Sokolov och Aronson hade tidigare framkallat en teknik som de kallade ”bakterier folkmassan kontrollerar”, en metod av att koncentrera bakterier som använder en mild elektrisk ström för att tvinga de mer nära bakterierna tillsammans. De sågar att koncentrerade bakterier själv-organiserar in i stort ”skolar” det bad i synch-svärmar av bakterieflyttningen tillsammans som kontrolleras av de enkla lagarna av fysik.

I strömstudien önskade forskarna att se huruvida den kraftig simning skulle alltigenom för blandningkemikalieer jämnt vätskan. ”Simmar De, så fasta, att vi grundar inga viktiga lutningar av något kemiskt undantar syre,” Aronson sade.

Och någon syreblandning uppstod: bakterierna förbättrade diffusionen vid veck 100.

En understödjaöverrrakning kom, då forskarna började att mäta klibbigheten av vätskan som bakterierna simmade i. Klibbighet mäter hur lätt fluid flöden; till exempel har honung en högre klibbighet än att bevattna.

När du Tillfogar mer materia till en vätska gör vanligt den mer tjock, eller mer viscous-för exemplet som tillfogar smuts för att bevattna, producerar trög viscous mud. Så föreslår skulle konventionell kunskap det som tillfogar raddabakterier till den vätska skulle förhöjningen dess klibbighet.

”Men till vår stora överrrakning, blev vätskan faktiskt mycket mindre viscous-vid en dela upp i faktorer av sju,”, sade Aronson. Tusentals mycket litet bilar driva hjälpen för bakterier faktiskt vätskan för att flöda.

Aronson som funderare bakterierna kunde rekryteras som mycket litet, mikro-bilar för ett nummer av framtida applikationer. Till exempel kunde bakterie- blandare sammanslutningen som lilla belopp av vätskor för testar och tar prov. Mycket mindre en ta prov är, mer hård blir den till blandningen; det är svårt att försöka till den små sammanslutningen tar prov för detta resonerar. För litet på--går portablen läkarundersökningen som testar satser, som behöver mycket lilla belopp för blandning av kemikalieer, en razzia av bakterier kunde vara den magiska kulan.

Två legitimationshandlingar hänvisas till i denna artikel. Det pappers- ”Förhöjde blandning, och rumslig ostadighet i koncentrerade bakterie- upphängningar” publicerades i Läkarundersökning Granskar E och är tillgängligt on-line. Den pappers- understödja, ”Förminskning av klibbighet i upphängning av simningbakterier”, publicerades i Läkarundersökning Granskar Märker och är tillgängligt on-line.

Finansieringen för denna forskning gs av Avdelningen av Energis Kontor av Grundläggande Vetenskap.

Lösningar för sökanden för Argonne MedborgareLaboratorium till trängs medborgareproblem i vetenskap och teknologi. Nation det första medborgarelaboratoriumet, Argonne förar grundläggande och applicerad vetenskaplig forskning för framkant i faktiskt varje vetenskaplig disciplin. Argonne forskare fungerar nära med forskare från hundratals företag, universitetar, och federala, statliga och kommunala byråer för att hjälpa dem för att lösa deras specifika problem, för- Amerika vetenskapliga ledarskap och för att förbereda nationen för en bättre framtid. Med anställda från mer än 60 nationer klaras av Argonne av UChicago Argonne, LLC för U.S.-Avdelningen av Energis Kontor av Vetenskap.

Last Update: 25. January 2012 11:14

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit