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Posted in | Nanosensors | Nanoanalysis

Eine Mikro- und Nano--Schuppe Forschung auf dem Gebiet eines Kaffee-Ringes Führt Methode zu Mehr Biosensor-Anwendungen

Published on May 6, 2010 at 6:05 AM

Der Bereich von Biosensing hat vor kurzem einen unwahrscheinlichen Partner in der Suche nach erhöhter Empfindlichkeit gefunden: Kaffeeringe.

Nächstes Mal wenn Sie Ihren Kaffee auf einem Tisch verschütten, Blick auf die gelassene Stelle, nachdem die Flüssigkeit verdunstet hat und Sie beachten, dass sie einen dunkleren Ring um seinen Umkreis hat, der eine viel höhere Konzentration von Partikeln als die Mitte enthält.

Weil dieses „Kaffeering“ Phänomen mit vielen Flüssigkeiten auftritt, nachdem sie verdunstet haben, haben Wissenschaftler vorgeschlagen, dass solche Ringe für das Prüfen des Bluts oder anderer Flüssigkeiten für Krankheitsmarkierungen verwendet werden können, indem man biosensing Einheiten verwendet. Aber ein besseres Verständnis von, wie diese Ringe am mikro- sich benehmen und Nano-schuppe würden vermutlich für praktische bionsensors erforderlich sein.

„Das Verständnis mikro- und Nano-partikel Transport innerhalb der Verdunstung von flüssigen Tröpfchen hat großes Potenzial für einige technologische Anwendungen, einschließlich nanostructure Selbstbau, die kopierende Lithographie, Partikelbeschichtung, und Biomolekülkonzentration und -trennung,“ sagte Chih-Ming Ho, den Professor Ben-Reich-Lockheed Martin an der Ingenieurschule UCLA Henry Samueli und an der Angewandten Wissenschaft und Direktor der UCLA-Mitte zur ZellRegelung. „Jedoch, bevor wir biosensing Einheiten ausführen können, um diese Anwendungen zu tun, müssen wir die endgültigen Grenzen auf dieses Phänomen kennen. So wendete sich unsere Forschung an physikalische Chemie, um die untersten Grenzen auf Kaffeering Entstehung zu finden.“

Eine Forschungsgruppe, die durch Ho, ein Bauteil der Nationalen Ingenieurschule geführt wird, hat jetzt den endgültigen mikroskopischen minimalen Schwellwert von Kaffeering Entstehung gefunden, der verwendet werden kann, um Standards für Biosensoreinheiten für mehrfachen Krankheitsbefund einzustellen, sowie verwendet anderer. Die Forschung sieht in der aktuellen Ausgabe des Zapfens von Physikalischer Chemie B und sein erhältliches aus online.

„Wenn wir menschliches Blut oder Speichel betrachten, hat er viel mikro- und Nano-schuppe Moleküle oder Partikel, die wichtige Gesundheitsinformation tragen,“ sagte Tak-Singen Wong, einer der Forscher und des Habilitationsgelehrten in Technischer Abteilung UCLA von mechanischem und von Luft- und Raumfahrttechnik. „Wenn Sie dieses Blut oder Speichel auf eine Oberfläche setzen und dann sie trocknet, werden diese Partikel in einer sehr kleinen Region im Ring montiert. Indem wir so tun, können wir diese Biomarkers durch verschiedene ermittlende Techniken mengenmäßig bestimmen, selbst wenn sie sind sehr klein und in einer kleinen Menge in den Tröpfchen.“

Wie Wasser von einem Tröpfchen verdunstet, Partikel, die innerhalb der flüssigen Bewegung zu den Rändern des Tröpfchens verschoben werden. Sobald das ganzes Wasser verdunstet hat, werden die Partikel in einem Ring um den Fleck konzentriert, der zurückgelassen wird. Jedoch wenn ein Tröpfchen genug klein ist, verdunstet das Wasser schneller, als die Partikel sich bewegen. Eher als ein Ring, gibt es eine verhältnismäßig einheitliche Konzentration im Fleck, da die Partikel nicht genügend Zeit gehabt haben, sich auf die Ränder während noch in der Flüssigkeit zu bewegen.

„Es ist der Wettbewerb zwischen dem Zeitraum der Verdampfung des Tröpfchens und dem Zeitraum der Bewegung der Partikel, die Kaffeering Entstehung vorschreibt,“ sagte Xiaoying Shen, der führende Autor des Papiers und einen älteren Mikroelektronikmajor an der Universität von Peking in China, das an diesen Experimenten während an den Queren Disziplinären Gelehrten UCLA im Programm des Wissenschaft Und Technik (CSST) letzter Sommer arbeitete.

Um das kleinste Tröpfchen zu bestimmen sortieren Sie das noch einen Kaffeering nach Verdampfung zeigen würde, das Forschungsteam herstellte eine spezielle in einem Schachbrettmuster beschichtete kennzeichnete, wasserliebende, materielle und hydrophobe, oder wasser-abstoßende Oberfläche das die hydrophile Abwechslung oder, Material.

Die Gruppe legte dann Latexpartikel, sich erstrecken an Größe von 100 nm bis 20 nm, in Wasser. Die Partikel waren an Größe nach Krankheitmarkierung Proteinen ähnlich, denen Biosensors suchen würden.

Die Gruppe wusch die neue Oberfläche mit Partikel-hineingegossenen Wasser. Das restliche Wasser richtete als Tröpfchen auf den hydrophilen Stellen, ganz wie Kontrolleure auf einem Schachbrett aus. Die Gruppe wiederholte die Experimente mit kleineren Schachbrettmustern, bis das Kaffeering Phänomen nicht mehr offensichtlich war. Für das nm 100 sortierte Partikel, trat dieses an einen Tröpfchendurchmesser von ungefähr 10 Mikrometern auf, oder ungefähr 10mal kleiner als die Breite eines Menschenhaars. An diesem Punkt verdunstete das Wasser vor den Partikeln hatte genügend Zeit, sich auf den Umkreis zu bewegen.

„Die minimale Größe dieses so genannten Kaffeeringes Kennend, führt uns, wenn, die kleinsten Biosensors ermöglichend,“ sagte Wong. „Dieses bedeutet, dass wir Tausenden packen können, sogar Millionen, der kleinen MikroBiosensors auf ein Labor-auf-einchip und lässt ein viele medizinischen Diagnosen auf einem einzelnen Chip durchführen. Dieses öffnet möglicherweise auch die Klappen zu mehrfache Krankheiten in sitzender einer möglicherweise entdecken.“

„Es gibt einen anderen wichtigen Vorteil - dieser ganze Prozess ist, es ist gerade Verdampfung sehr natürlich,“ fügte Wong hinzu. „Wir brauchen nicht, zusätzliche Einheiten, wie eine Stromquelle der elektrischen Leistung oder andere zu verwenden verfeinerte Instrumente, um die Partikel zu verschieben. Verdampfung liefert eine sehr einfache Methode der Konzentration von Partikeln und hat Potenzial in der medizinischen Diagnose. Zum Beispiel wurden Forschern an Vanderbilt-Universität zugesprochen vor kurzem ein Tor-Basis-Forschungsfond für das Vorschlagen des Gebrauches von dem Kaffeering Phänomen für Malariabefund in Entwicklungsländern.“

Die Forscher optimieren aktuell die Ringentstehungsparameter und werden dann die Anwendung dieses Anfluges in Richtung zu biosensing Technologien erforschen, die Hos im Labor entwickelt werden.

Quelle: http://www.ucla.edu/

Last Update: 12. January 2012 22:03

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