Κρίσιμη εξελίξεις στην ιατρική και την περιβαλλοντική προστασία υπόσχονται να προκύψει από μια νέα μέθοδο για τη βιοχημική ανάλυση των υγρών που αναπτύχθηκε από μια ομάδα τη διεθνή επιστήμη με επικεφαλής εν μέρει από το Arizona State University ερευνητές.
Το λεγόμενο «ψηφιακό magnetofluidics," υπόσχεται πιο γρήγορη, πιο ακριβής και λιγότερο δαπανηρές αναλύσεις του νερού και βιολογικά υγρά - αίμα, τα ούρα, το σάλιο - που απαιτούν μόνο μικροσκοπικά ποσά των ρευστών.
Μια λεπτομερής επεξήγηση της διαδικασίας παρουσιάζεται σε άρθρο που δημοσιεύθηκε στο 17 Ιούλη έκδοση της Applied Physics Letters , μια κορυφαία διεθνή αναφοράς περιοδικό σχετικά με τις σημαντικές νέες γνώσεις στη φυσική αυτή εφαρμόζεται στη μηχανική, τεχνολογίας και άλλων επιστημών. Το άρθρο, "Διακριτή Μαγνητική μικρορευστομηχανικών," μπορείτε να δείτε στην ηλεκτρονική διεύθυνση http://apl.aip.org/
Ψηφιακή magnetofluidics επιτρέπει μικροσκοπικές σταγόνες υγρών να χειραγωγηθεί σε ένα τσιπ πυριτίου με τρόπους που παράγουν καθαρότερες φωτογραφίες των πρωτεϊνών, DNA, τα βακτήρια, ιούς και χημικές ουσίες που περιέχονται σε υγρά, εξηγεί ο Antonio Garcia, ένας καθηγητής στο Harrington Τμήμα Bioengineering στο Ira ASU για Α. Fulton Πολυτεχνική Σχολή.
Η νέα μέθοδος έχει ελπίδα για σημαντικές βελτιώσεις σε τομείς όπως η πρόγνωση και διάγνωση των παθήσεων και στη δοκιμή των πηγών νερού για περιβαλλοντικούς κινδύνους, είπε ο Γκαρσία.
Στο ASU, Γκαρσία είναι μεταξύ των επιστημόνων και των μηχανικών microfluidic ανάπτυξη και δοκιμή επιφάνεια τεχνικές. Η ομάδα περιλαμβάνει Mark Hayes και Devens Ριπή, και οι δύο καθηγητές της Χημείας και Βιοχημείας, και ο Tom Picraux, ο οποίος πέρασε τα τελευταία τέσσερα χρόνια σχετικά με τη χημική ASU και τα υλικά σχολή μηχανικών πριν γίνει πρόσφατα επικεφαλής επιστήμονας για το Κέντρο για την Ολοκληρωμένη Νανοτεχνολογίες στο Los Alamos National Lab στο Νέο Μεξικό.
Είχαν τη βοήθεια από ASU μεταδιδακτορικός ερευνητής Solitaire Lindsay και μεταπτυχιακούς φοιτητές Dongqing Yang, Pavan AELLA και Ana Egatz-Gomez.
Το έργο του ASU ομάδας είναι μέρος της διεθνούς προσπάθειας από το Διατμηματικό Δίκτυο αναδυόμενες επιστήμες και τεχνολογίες (INEST), σκηνοθεσία Manuel Marquez, επίκουρος καθηγητής Βιομηχανικής στο ASU. Αυτός και η Lindsay είναι συνδεδεμένες με την INEST ερευνητικό κέντρο της ομάδας στο Richmond, Va, υποστηριζόμενη από τη Philip Morris εταιρείας των ΗΠΑ.
Marquez, και τους συναδέλφους τους ερευνητές στην Ισπανία, συμπεριλαμβανομένων των καθηγητών Σόνια Melle στο Universidad Complutense de Madrid και Miguel Angel Rubio, και μεταπτυχιακός φοιτητής Pablo Garcia-Dominquez στο Universidad Nacional de Educación por Distancia, οι οποίοι έχουν παραχθεί η πρώτη επίδειξη της νέας τεχνολογίας, αποτελούν αναπόσπαστο μέρος του έργου μικρορευστομηχανικών.
Τα συμπεράσματα της ομάδας θα μπορούσε να έχει ένα τεράστιο αντίκτυπο στον τομέα της bioanalysis, Hayes, λέει.
Το κλειδί για την αποτελεσματικότητα της μεθόδου είναι η χρήση νανοκλίμακα μοτίβα επιφάνεια για τη δημιουργία ενός "υπερυδρόφοβες" (ή αδιάβροχο) επιφάνεια στην οποία να συλλέξει εξαιρετικά μικροσκοπικά σταγονίδια των υγρών - μια επιφάνεια που σχηματίζεται από μίμηση των φυσικών αυτοκαθαριζόμενο διαδικασία εκτίθενται από τα φύλλα του το εργοστάσιο Lotus, εξηγεί ο Hayes.
Νερό και βιολογικά υγρά συνήθως χάντρα σαν μια μπάλα σε υπερυδρόφοβες επιφάνειες, αλλά η εισαγωγή ενός μαγνητικού πεδίου που παράγεται με την έγχυση μικροσκοπικά μαγνητικά σωματίδια στα σταγονίδια κρατά την μπάλα από το τροχαίο από την επιφάνεια.
Αυτό επιτρέπει στα υγρά να ελέγχονται μέσω της άσκησης μαγνητική δύναμη, και κινήθηκε με εξαιρετική ακρίβεια σε όλη την άκρες του νανοσύρματα, οι οποίες είναι μόνο περίπου 200 άτομα σε διάμετρο και λιγότερο από ένα εκατοστό του πλάτους μιας ανθρώπινης τρίχας στο μήκος.
«Γνωρίζαμε ότι είχαμε το τέλειο επιφάνεια στην οποία να αναλύσει σταγόνες αίμα και άλλα βιολογικά υγρά, επειδή ποτέ δεν το παγιδευμένο αέρα μεταξύ των συρμάτων επιτρέπει για ένα μεγάλο μέρος από το υγρό να έλθει σε επαφή με την επιφάνεια», λέει ο Γκαρσία.
Αυτό είναι ζωτικής σημασίας για την ακριβή ανάλυση, διότι εμποδίζει τα χημικά και άλλα υλικά η σταγόνα από το συνδυασμό και να αντιδρά με τις χημικές ενώσεις στο υλικό της επιφάνειας και, συνεπώς, η μόλυνση του δείγματος του υγρού.
Η διαδικασία είναι η ουσία της αυτό που οι ερευνητές αποκαλούν "εργαστήριο σε ένα τσιπ» της τεχνολογίας, η οποία θα επιτρέψει στους επιστήμονες, επαγγελματίες υγείας και του περιβάλλοντος εμπειρογνώμονες προκειμένου να έχουν ακριβή βιοχημικά αποτελέσματα των δοκιμών μόνο με μικρο-επίπεδο ποσά των ρευστών.