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Posted in | Nanosensors | Nanoanalysis

コー​​ヒーリング上でマイクロおよびナノスケールの研究は、ほかのバイオセンサー応用への道をリード

Published on May 6, 2010 at 6:05 AM

コー​​ヒーリング:バイオセンシングの分野では最近、高感度のための探求の低いパートナーを発見した。

あなたがテーブルの上にコーヒーをこぼす次回は、液体が蒸発した後に残されたスポットを見て、そしてあなたはそれが中央よりも粒子のはるかに高い濃度を含んでいるとその周囲に暗いリングを持っていることがわかります。

彼らが蒸発した後、この"コーヒーの輪"現象は、多くの液体で発生するため、科学者はそのようなリングはセンシングデバイスを使用することで疾患マーカーのために血液または他の流体を調べるために使用できることを示唆している。しかし、これらのリングは、マイクロおよびナノスケールでどのように動作するかのより良い理解は、おそらく実用的bionsensorsために必要になります。

理解"マイクロナノ粒子の輸送中に蒸発する液滴は、ナノ構造自己組織化、リソグラフィパターニング、粒子コーティング、および生体分子の濃度と分離を含むいくつかの技術的応用、大きな可能性を持っている、"志明ホー、ベンリッチは述べてエンジニアリングと細胞制御のためのUCLAのセンターの応用科学ディレクターのUCLAヘンリーSamueli学校のロッキードマーチン教授。 "我々は、これらのアプリケーションを実行するためにデバイスをバイオセンシングエンジニアリングができる前に、しかし、、我々はこの現象の決定的な限界を知っている必要があります。我々の研究は、コーヒーリングの形成の最小限界を見つけるために、物理化学的性質になっので。"

ホー、全米工学アカデミーのメンバーが率いる研究グループは現在、複数の疾患の検出のためのバイオセンサデバイスのための基準を設定するために使用することができるコーヒーリングの形成の決定的な微視的な最低限のしきい値だけでなく、他の用途を発見した。研究は、物理化学Bのジャーナルの最新号に表示され、オンラインで入手可能です。

"我々はヒトの血液、または唾液を考慮すれば、それはミクロとナノスケールの分子または重要な健康情報を運ぶ粒子がたくさんある、"TAK -シングウォン、研究者の一人とのUCLA工学部の学科でポスドク学者は言った機械宇宙システム専攻。 "あなたはそれが乾燥して表面にこの血液や唾液を置く、とした場合、これらの粒子はリング内の非常に小さな領域で収集されます。そうすることで、我々は様々なセンシング技術により、これらのバイオマーカーを定量化することができる、それがある場合でも非常に小さな液滴の少量で。"

液滴から水が蒸発するように、液滴の縁に液体の動きの内部に中断される粒子。すべての水が蒸発した後、粒子が残されて汚れの周りのリングに集中している。しかし、液滴が小さければ、水は、粒子の動きよりも速く蒸発する。むしろリングよりも粒子が液体でしばらくはまだエッジに移動するのに十分な時間がなかったとして、、染色で比較的均一な濃度が存在します。

"それは液滴の蒸発の時間スケールとコーヒー-リングの形成を規定する粒子の運動の時間スケールとの間の競争であり、"Xiaoyingシェン、論文の主執筆者と中国の北京大学での主なシニアマイクロエレクト​​ロニクスは、言った人は、去年の夏の科学技術(CSST)プログラムでUCLAのクロス懲戒学者にしながら、これらの実験に取り組んだ。

それでも蒸発後のコーヒーのリングを示すという最小の液滴のサイズを決定するために、研究チームは、特殊な親水性の交互機能を備えたチェッカーボードのパターンでコーティングされた表面、または水を好む、材料および疎水性、または撥水、材料を製造。

グループは、その後水で、100ナノメートルから20ナノメートルの範囲のサイズ、ラテックス粒子を置いた。粒子のサイズはバイオセンサーが求めているという疾患マーカータンパク質と類似していた。

グループは、粒子注入水を使用して新しい表面を洗浄。残りの水は非常にチェッカーボード上でチェッカーのように、親水性スポット上に液滴として並んでいた。コー​​ヒーリング現象はもはや明らかだなくなるまでグループでは、より小さなグリッドパターンを用いた実験を繰り返した。 100ナノメートルサイズの粒子の場合、これは約10マイクロメートルの液滴直径で発生し、または人間の髪の毛の幅よりも約10倍より小さい。粒子が周囲に移動するのに十分な時間を持つ前にこの時点で、水が蒸発。

"このいわゆるコーヒーリングの最小サイズを知っていることは可能な限り最小のバイオセンサーを作ることに私たちの指針となる"とWong氏は述べた。 "これは、1つは、単一チップ上に医療診断の多数を実行できるように、ラボオンチップ上に小型のマイクロバイオセンサの、、我々は数千をパックすることができます数百万を意味する。また、これは潜在的に扉を開くことができます一度に複数の疾患を検出。"

"もう一つの重要な利点がある - このプロセス全体は非常に自然であり、それだけで蒸発だ"とウォンが追加されました。 "我々は、粒子を移動させるような電力源または他の洗練された楽器などの追加デバイスを、使用する必要はありません。蒸発は、粒子を集中するのは非常に簡単な方法を提供し、医療診断の可能性を持っている。例えば、バンダービルト大学の研究者がいた最近、途上国におけるマラリア検出のためのコーヒーリング現象の利用を提案するためのゲイツ財団研究基金を授与されました。"

研究者は現在、環形成パラメータを最適化していますし、ホーさんの研究室で開発されている技術をバイオセンシングに向けてこのアプローチの応用を探求する。

ソース: http://www.ucla.edu/

Last Update: 17. October 2011 03:06

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