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

Micro- en van de nano-Schaal Onderzoek naar de Manier van de Lood van de Ring van de Koffie aan Meer Biosensor Toepassingen

Published on May 6, 2010 at 6:05 AM

Het gebied van het biosensing heeft onlangs een onwaarschijnlijke partner in de zoektocht naar verhoogde gevoeligheid gevonden: koffie ringen.

De volgende tijd u morst uw koffie op een lijst, bekijkt de verlaten vlek nadat de vloeistof is verdampt, en u zult opmerken het een donkerdere ring rond zijn perimeter heeft die een veel hogere concentratie van deeltjes dan het centrum bevat.

Omdat dit fenomeen „van de koffiering“ met vele vloeistoffen voorkomt nadat zij zijn verdampt, hebben de wetenschappers voorgesteld dat dergelijke ringen voor het onderzoeken van bloed of andere vloeistoffen voor ziektetellers kunnen worden gebruikt door biosensing apparaten te gebruiken. Maar een beter inzicht in hoe deze ringen zich bij de micro en de nano-schaal gedragen zou waarschijnlijk vereist worden voor praktische bionsensors.

Het „Begrip van micro- en nano-deeltjesvervoer binnen verdampende vloeibare druppeltjes heeft groot potentieel voor verscheidene technologische toepassingen, met inbegrip van nanostructure zelf-assemblage, lithografie het vormen, deeltjesdeklaag, en biomoleculeconcentratie en scheiding,“ bovengenoemde chih-Ming Ho, Ben rijk-Lockheed Martin Professor bij UCLA Henry Samueli School van Techniek en Toegepaste Wetenschap en directeur van het Centrum UCLA voor de Controle van de Cel. „Nochtans, alvorens wij biosensing apparaten kunnen bouwen om deze toepassingen te doen, moeten wij de definitieve grenzen van dit fenomeen kennen. Zo draaide ons onderzoek aan fysieke chemie om de laagste grenzen van koffie-ring vorming te vinden.“

Een onderzoeksteam dat door Ho, een lid wordt geleid van de Nationale Academie van Techniek, heeft nu de definitieve microscopische minimale drempel van koffie-ring vorming gevonden, die kan worden gebruikt om normen voor biosensor apparaten voor veelvoudige ziekteopsporing, evenals ander gebruik te bepalen. Het onderzoek verschijnt in de huidige kwestie van het Dagboek van Fysieke Chemie B en is online beschikbaar.

„Als wij menselijk bloed, of speeksel overwegen, heeft het heel wat micro- en nano-schaalmolecules of de deeltjes die belangrijke gezondheidsinformatie dragen,“ gezegd tak-zingen Wong, één van de onderzoekers en een post-doctorale geleerde in het Ministerie van de Techniek UCLA van mechanische en ruimtevaarttechniek. „Als u dit bloed of speeksel op een oppervlakte zet, en dan het droogt, zullen deze deeltjes in een zeer klein gebied in de ring worden verzameld. Door dit te doen, kunnen wij deze biomarkers door diverse het ontdekken technieken kwantificeren, zelfs als zij en in een klein bedrag in de druppeltjes.“ zeer klein zijn

Aangezien het water van een druppeltje verdampt, deeltjes die binnen de vloeibare beweging aan de randen van het druppeltje worden opgeschort. Zodra al water is verdampt, zijn de deeltjes geconcentreerd in een ring rond de vlek die erachter wordt verlaten. Nochtans, als een druppeltje klein genoeg is, zal het water sneller dan de deeltjesbeweging verdampen. Eerder dan een ring, zal er een vrij eenvormige concentratie in de vlek zijn, aangezien de deeltjes genoeg tijd niet om zich aan de randen hebben gehad te bewegen terwijl nog in de vloeistof.

„Het is de concurrentie tussen de termijn van de verdamping van het druppeltje en de termijn van de beweging van de deeltjes die koffie-ring vorming dicteert,“ bovengenoemde Xiaoying Shen, de van het hoofd document auteur en een hogere micro-elektronica belangrijkste bij de Universiteit van Peking in China, dat aan deze experimenten terwijl bij de Dwars Disciplinaire Geleerden UCLA het programma in van de Wetenschap en van de Technologie (CSST) de vorige zomer werkte.

Om de kleinste druppeltjegrootte te bepalen die nog een koffiering na verdamping zou tonen, vervaardigde het onderzoeksteam een speciale oppervlakte die in een schaakbordpatroon met een laag wordt bedekt dat hydrofiel afwisselen, of water-houdt van kenmerkte, materieel en hydrophobic, of water-afweert, materiaal.

De groep plaatste toen latexdeeltjes, die in grootte zich van 100 nanometers aan 20 nanometers, in water uitstrekken. De deeltjes waren gelijkaardig in grootte aan ziekte-teller proteïnen die biosensors zouden zoeken.

De groep waste de nieuwe oppervlakte met het deeltje-gegoten water. Het resterende water stelde op als druppeltjes op de hydrofiele vlekken, heel erg zoals controleurs op een schaakbord. De groep herhaalde de experimenten met kleinere netpatronen tot het koffie-ring fenomeen niet meer duidelijk was. Voor de 100 nanometer gerangschikte deeltjes, kwam dit bij een druppeltjediameter voor van ongeveer 10 micrometers, of ongeveer 10 keer kleiner dan de breedte van een menselijk haar. Op dit punt, had het water dat vóór de deeltjes is verdampt genoeg tijd om zich aan de perimeter te bewegen.

„Het Kennen van de minimumgrootte van deze zogenaamde koffiering zal ons in het maken van kleinste biosensors mogelijk begeleiden,“ bovengenoemde Wong. „Dit betekent dat wij duizenden, zelfs miljoenen, kleine micro-biosensors op een laboratorium-op-a-spaander kunnen inpakken, toestaand men om een groot aantal medische diagnostiek op één enkele spaander uit te voeren. Dit kan de deuren voor potentieel het ontdekken van veelvoudige ziekten in één zitting ook openen.“

„Er is een ander belangrijk voordeel - dit gehele proces is zeer natuurlijk, is het enkel verdamping,“ toegevoegde Wong. „Wij te hoeven om geen extra apparaten, zoals een elektrokrachtbron of andere verfijnde instrumenten te gebruiken om de deeltjes te bewegen. De Verdamping verstrekt een zeer eenvoudige manier van concentrerende deeltjes en heeft potentieel in medische diagnose. Bijvoorbeeld, werden de onderzoekers bij Universiteit Vanderbilt onlangs toegekend een Fonds van het Onderzoek van de Stichting van Poorten voor het voorstellen van het gebruik van het koffie-ring fenomeen voor malariaopsporing in ontwikkelingslanden.“

De onderzoekers momenteel optimaliseren de parameters van de ringsvorming en zullen dan de toepassing van deze benadering naar het biosensing van technologieën onderzoeken die in het laboratorium van Ho worden ontwikkeld.

Bron: http://www.ucla.edu/

Last Update: 12. January 2012 21:59

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