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Pesquisa a Micro e da Nano-Escala sobre o Anel de Café Conduz a Maneira a Mais Aplicações do Biosensor

Published on May 6, 2010 at 6:05 AM

O campo de biosensing tem encontrado recentemente um sócio improvável na procura para a sensibilidade aumentada: anéis de café.

A próxima vez que você derrama seu café em uma tabela, olhar no ponto deixado depois que o líquido evaporou, e você observará que tem um anel mais escuro em torno de seu perímetro que contem uma concentração muito mais alta de partículas do que o centro.

Porque este de “fenômeno do anel café” ocorre com muitos líquidos depois que evaporaram, os cientistas sugeriram que tais anéis pudessem ser usados examinando o sangue ou os outros líquidos para marcadores da doença usando dispositivos biosensing. Mas uma compreensão melhor de como estes anéis se comportam no micro e a nano-escala seriam provavelmente necessários para bionsensors práticos.

“Compreender transporte micro e da nano-partícula dentro de evaporar gotas líquidas tem o grande potencial para diversas aplicações tecnologicos, incluindo o auto-conjunto do nanostructure, litografia que modela, revestimento da partícula, e concentração e separação da biomolécula,” disse Chih-Ming Ho, o Professor de Ben Rico-Lockheed Martin na Escola do UCLA Henry Samueli da Engenharia e de Ciência Aplicada e o director do Centro do UCLA para o Controle da Pilha. “Contudo, antes que nós possamos projectar dispositivos biosensing para fazer estas aplicações, nós precisamos de conhecer os limites definitivos deste fenômeno. Assim nossa pesquisa girou para a química física para encontrar os mais baixos limites de formação do café-anel.”

Um grupo de investigação conduzido por Ho, um membro da Academia de Engenharia Nacional, tem encontrado agora o ponto inicial mínimo microscópico definitivo da formação do café-anel, que pode ser usado para ajustar padrões para dispositivos do biosensor para a detecção múltipla da doença, assim como outro usa-se. A pesquisa parece na introdução actual do Jornal da Química Física B e é acessível em linha.

“Se nós consideramos o sangue humano, ou a saliva, tem muito micro e as moléculas ou as partículas da nano-escala que levam a informação importante da saúde,” disse Tak-Cantar Wong, um dos pesquisadores e de um erudito pos-doctoral no departamento de Engenharia do UCLA da engenharia mecânica e aeroespacial. “Se você põe esta sangue ou saliva sobre uma superfície, e então seca, estas partículas estarão recolhidas em uma região muito pequena no anel. Ao fazê-lo, nós podemos determinar estes biomarkers por várias técnicas de detecção, mesmo se são muito pequenos e em uma pequena quantidade nas gotas.”

Como a água evapora de uma gota, as partículas que são suspendidas dentro do movimento líquido às bordas da gota. Uma Vez Que toda a água evaporou, as partículas estão concentradas em um anel em torno da mancha que é deixada atrás. Contudo, se uma gota é pequena bastante, a água evaporará mais rapidamente do que as partículas se movem. Um Pouco do que um anel, haverá uma concentração relativamente uniforme na mancha, porque as partículas não tiverem bastante tempo para se mover para as bordas quando ainda no líquido.

“É a competição entre o calendário da evaporação da gota e o calendário do movimento das partículas que dita a formação do café-anel,” disse Xiaoying Shen, autor principal do papel e um major superior da microeletrônica na Universidade de Pequim em China, que trabalhou nestas experiências quando nos Eruditos Disciplinares Transversais do UCLA no programa da Ciência e da Tecnologia (CSST) no verão passado.

Para determinar a gota a menor faça sob medida que ainda mostraria um anel de café após a evaporação, a equipa de investigação manufacturado uma superfície especial revestida em um teste padrão do tabuleiro de damas que caracterize alternar hidrófilo, ou água-loving, material e hidrofóbica, ou água-repelindo, material.

O grupo colocou então partículas do látex, agrupamento em tamanho 100 nanômetros a 20 nanômetros, na água. As partículas eram similares em tamanho às proteínas do doença-marcador que os biosensors procurariam.

O grupo lavou a superfície nova com água partícula-infundida. A água restante alinhou como gotas nos pontos hidrófilos, bem como verificadores em um tabuleiro de damas. O grupo repetiu as experiências com testes padrões de grade menores até que o fenômeno do café-anel estêve já não evidente. Para o nanômetro 100 fez sob medida partículas, isto ocorreu um diâmetro da gota de aproximadamente 10 micrômetros, ou aproximadamente 10 vezes em menor do que a largura de um cabelo humano. Neste momento, a água evaporou antes das partículas teve bastante tempo para mover-se para o perímetro.

“Conhecendo o tamanho mínimo deste anel de café assim chamado guiar-nos-á em tornar os biosensors os menores possíveis,” Wong disse. “Isto significa que nós podemos embalar milhares, mesmo milhões, de micro-biosensors pequenos em uma laboratório-em-um-microplaqueta, permitindo que uma execute um grande número diagnósticos médicos em uma única microplaqueta. Isto pode igualmente abrir as portas potencial a detectar doenças múltiplas em uma que senta-se.”

“Há uma outra vantagem importante - este processo inteiro é muito natural, ele é apenas evaporação,” Wong adicionou. “Nós não precisamos de usar dispositivos adicionais, tais como uma fonte de energia elétrica ou outro instrumentos sofisticados para mover as partículas. A Evaporação fornece uma maneira muito simples de concentrar partículas e tem o potencial no diagnóstico médico. Por exemplo, os pesquisadores na Universidade de Vanderbilt foram concedidos recentemente um Fundo de Pesquisa da Fundação das Portas para propr o uso do fenômeno do café-anel para a detecção da malária em países em vias de desenvolvimento.”

Os pesquisadores estão aperfeiçoando actualmente os parâmetros da formação de anel e explorarão então a aplicação desta aproximação para as tecnologias biosensing que estão sendo desenvolvidas Ho no laboratório.

Source: http://www.ucla.edu/

Last Update: 12. January 2012 21:36

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