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La Ricerca del Nano-Disgaggio e Micro- sull'Anello di Caffè Piombo il Modo alle Più Applicazioni del Biosensore

Published on May 6, 2010 at 6:05 AM

Il campo di biosensing recentemente ha trovato un partner improbabile nella ricerca per la sensibilità aumentata: anelli di caffè.

La prossima volta rovesciate il vostro caffè su una tabella, sguardo nel posto lasciato dopo che il liquido è evaporato e noterete che ha un anello più scuro intorno al suo perimetro che contiene una concentrazione molto più alta di particelle che il centro.

Poiché questo “fenomeno dell'anello di caffè„ si presenta con molti liquidi dopo che sono evaporato, gli scienziati hanno suggerito che tali anelli potessero essere usati per l'esame il sangue o degli altri liquidi per gli indicatori di malattia usando le unità biosensing. Ma una migliore comprensione di come questi anelli si comportano al micro- e il nano-disgaggio probabilmente sarebbero necessari per i bionsensors pratici.

“Capire trasporto della nano-particella e micro- all'interno dell'evaporazione delle goccioline liquide ha grande potenziale per parecchie applicazioni tecnologiche, compreso l'auto-assembly di nanostructure, la litografia che modella, rivestimento della particella e concentrazione e separazione della biomolecola,„ ha detto Chih-Ming Uff, il Professor di Ben Ricco-Lockheed Martin al Banco del UCLA Henry Samueli di Assistenza Tecnica e di Scienza Applicata e Direttore del Centro del UCLA per Controllo delle Cellule. “Tuttavia, prima che possiamo costruire le unità biosensing per fare queste applicazioni, dobbiamo conoscere i limiti definitivi di questo fenomeno. Così la nostra ricerca si è girata verso chimica fisica per trovare i limiti più bassi di formazione dell'caffè-anello.„

Un gruppo di ricerca piombo vicino Uff, un membro dell'Accademia di Assistenza Tecnica Nazionale, ora ha trovato la soglia minima microscopica definitiva di formazione dell'caffè-anello, che può essere usata per fissare gli standard per le unità del biosensore per rilevazione multipla di malattia come pure altra usa. La ricerca sembra nella questione attuale del Giornale di Chimica Fisica B ed è accessibile in linea.

“Se consideriamo il sangue umano, o la saliva, ha molto micro- e molecole o particelle del nano-disgaggio che portano le informazioni importanti di salubrità,„ ha detto Tak-Cantare Wong, uno dei ricercatori e di uno studioso postdottorale nel Servizio tecnico del UCLA di assistenza tecnica meccanica ed aerospaziale. “Se mettete questo sangue o saliva su una superficie e poi si asciuga, queste particelle saranno raccolte in una regione molto piccola nell'anello. In tal modo, possiamo quantificare questi biomarcatori mediante varie tecniche di percezione, anche se sono molto piccole ed in una piccola quantità nelle goccioline.„

Come l'acqua evapora da una gocciolina, particelle che sono sospese dentro il movimento liquido verso le barriere della gocciolina. Una Volta Che tutta l'acqua è evaporato, le particelle sono concentrate in un anello intorno alla macchia che è lasciata. Tuttavia, se una gocciolina è abbastanza piccola, l'acqua evaporerà più velocemente delle particelle si muovono. Piuttosto che un anello, ci sarà una concentrazione relativamente costante nella macchia, poichè le particelle non hanno avute abbastanza tempo di muoversi verso le barriere mentre ancora nel liquido.

“È la concorrenza fra la scala cronologica dell'evaporazione della gocciolina e la scala cronologica del movimento delle particelle che detta la formazione dell'caffè-anello,„ ha detto Xiaoying Shen, l'autore principale del documento e un maggiore senior della microelettronica all'Università di Pechino in Cina, che ha lavorato a questi esperimenti mentre agli Studiosi Disciplinari Trasversali del UCLA nel programma di Scienza e Tecnologia (CSST) l'estate scorsa.

Per determinare la più piccola gocciolina gradui che secondo la misura ancora mostrerebbe un anello di caffè dopo evaporazione, il gruppo di ricerca fabbricato una superficie speciale ricoperta in un reticolo della scacchiera che ha caratterizzato alternare idrofilo, o amante dell'acqua, materiale ed idrofobo, o acqua respingendo, materiale.

Il gruppo poi ha collocato le particelle del lattice, varianti nella dimensione da 100 nanometri a 20 nanometri, in acqua. Le particelle erano simili nella dimensione alle proteine dell'malattia-indicatore che i biosensori avrebbero cercato.

Il gruppo ha lavato la nuova superficie con acqua particella-infusa. L'acqua restante ha allineato come goccioline sui punti idrofili, tanto come i controllori su una scacchiera. Il gruppo ha ripetuto gli esperimenti con i più piccoli impianti a scacchiera finché il fenomeno dell'caffè-anello non fosse più evidente. Per il nanometro 100 ha graduato le particelle secondo la misura, questo si è presentato un diametro della gocciolina di circa 10 micrometri, o circa 10 volte a più piccola della larghezza dei capelli umani. A questo punto, l'acqua è evaporato prima delle particelle ha avuta abbastanza tempo di muoversi verso il perimetro.

“Conoscendo la dimensione minima di questo cosiddetto anello di caffè ci guiderà nel permettere i più piccoli biosensori,„ Wong ha detto. “Questo significa che possiamo imballare migliaia, anche milioni, di piccoli micro-biosensori su un laboratorio-su-un-chip, permettendo che uno realizzi tantissimi sistemi diagnostici medici su un singolo chip. Ciò può anche aprire le porte potenzialmente a diagnosticare le malattie multiple in una che si siede.„

“C'è un altro vantaggio importante - questo intero trattamento è molto naturale, è appena evaporazione,„ Wong ha aggiunto. “Non dobbiamo utilizzare le unità supplementari, come un'alimentazione elettrica o altra strumenti sofisticati per muovere le particelle. L'Evaporazione fornisce un modo molto semplice di concentrazione delle particelle ed ha potenziale nella diagnosi medica. Per esempio, i ricercatori alla Vanderbilt University recentemente hanno ricevuto un Fondo di Ricerca delle Fondamenta dei Portoni per la proposta dell'uso del fenomeno dell'caffè-anello per rilevazione di malaria in paesi in via di sviluppo.„

I ricercatori corrente stanno ottimizzando i parametri di formazione di anello e poi esploreranno l'applicazione di questo approccio verso le tecnologie biosensing che stanno sviluppande Ho in laboratorio.

Sorgente: http://www.ucla.edu/

Last Update: 12. January 2012 22:05

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