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 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 dat. 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 die oppervlakte in een schaakbordpatroon met een laag wordt bedekt dat hydrofiel afwisselen, of water-houdt van kenmerkte, materieel en hydrophobic, of water-afweert, materiaal.