Posted in | Nanomaterials

Nanofluidic "trappa" Separateing och mäta blandning av olika storlek fluorescerande nanopartiklar

Published on August 4, 2010 at 8:30 PM

Ett verktyg eller en skruvmejsel av en enda storlek är användbart för vissa jobb, men för ett mer komplicerat projekt, du behöver en uppsättning verktyg i olika storlekar. Efter denna ledstjärna, forskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST) har utvecklats en nanoskala fluidic enhet som fungerar som en miniatyr "multi-verktyg" för att arbeta med nanopartiklar-objekt vars dimensioner mäts i nanometer, eller miljarddels mätaren.

Introducerades i mars 2009 (se "NIST-Cornell forskare samlar världens första nanofluidic enhet med komplexa 3D-ytor", består enheten av en kammare med en kaskad "trappa" av 30 nanofluidic kanalerna varierar i djup från ca 80 nanometer på upp till ca 620 nanometer (något mindre än en genomsnittlig bakterie) på botten. Var och en av de många "steg" av trappan är ytterligare "verktyg" av en annan storlek för att manipulera nanopartiklar i en metod som liknar hur ett mynt sorterare separerar Nickels, Dimes och kvartal.

En 3D nanofluidic "trappa" kanal med många djup användes för att separera och mäta en blandning av olika storlekar fluorescerande nanopartiklar. Större (ljusare) och mindre (dimmer) partiklar tvingades mot den grunda sidan av kanalen (fluorescens mikroskop till vänster). De partiklar stannade vid "steg" av trappan med ett djup som matchar deras storlek. Credit: SM Stavis, NIST

I en ny artikel i tidskriften Lab on a Chip * visar NIST forskargruppen att enheten framgångsrikt kan utföra den första i en planerad serie av nanoskala arbetsuppgifter, separera och mäta en blandning av sfäriska nanopartiklar av olika storlekar (från cirka 80 till 250 nanometer i diameter) dispergerade i en lösning. Forskarna använde elektrofores-metoden för att flytta laddade partiklar genom en lösning genom att tvinga dem framåt med en tillämpad elektriskt fält-för att köra nanopartiklar från den djupa änden av kammaren över enheten i allt grundare kanaler. Nanopartiklarna var märkta med fluorescerande färg, så att deras rörelser kan följas med ett mikroskop.

Som väntat slutade de större partiklarna när de nådde stegen i trappan med ett djup som matchade deras diameter på cirka 220 nanometer. De mindre partiklarna gick vidare tills de var också begränsad från att komma in grundare kanaler på ett djup av cirka 110 nanometer. Eftersom partiklarna var synliga som optiska ljuspunkter kunde position i den kammare där varje enskild partikel stoppades mappas till motsvarande kanal djup. Detta gjorde det möjligt för forskarna att mäta fördelningen av nanopartiklar storlekar och validera nyttan av enheten som både en separation verktyg och referensmaterial. Integreras i ett mikrochip kan enheten möjliggöra sortering av komplexa nanopartiklar blandningar, utan observation, för senare ansökan. Detta tillvägagångssätt kan visa sig vara snabbare och mer ekonomisk än konventionella metoder för nanopartiklar provberedning och karakterisering.

De NIST Teamet planerar att ingenjör nanofluidic enheter optimerade för olika tillämpningar nanopartiklar sortering. Dessa produkter kan tillverkas med skräddarsydda upplösning (genom att öka eller minska steget storlek kanaler), över en viss mängd partikelstorlekar (genom att öka eller minska den högsta och lägsta djup kanal), och för att välja material (genom att uppfylla ytan kemi-kanaler för att optimera interaktionen med ett visst ämne). Forskarna är också intresserade av att bestämma om deras teknik skulle kunna användas för att skilja blandningar av nanopartiklar med liknande storlek men olika former, till exempel blandningar av rör och sfärer.

* SM Stavis, J. Geist och M. Gaitan. Separation och metrologi av nanopartiklar av nanofluidic storlek utslagning. Lab on a Chip, kommande, augusti 2010.

Last Update: 30. November 2011 13:11

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