O papel do nanotube do Carbono oferece o potencial miniaturizar espectrómetros em massa

A Nanotecnologia está avançando as ferramentas comparadas ao “tricorder” de Star Trek que executam a análise química naquele mesmo lugar para uma escala de aplicações que incluem o teste, a detecção dos explosivos e a segurança alimentar médicos.

Os Pesquisadores encontraram que quando o papel usado para recolher uma amostra foi revestido com os nanotubes do carbono, a tensão exigida era 1.000 vezes reduzidas, o sinal foram apontados e o equipamento podia capturar umas moléculas distante mais delicadas.

Uma equipe dos pesquisadores da Universidade de Purdue e do Instituto de Tecnologia Indiano Madras executou o estudo, que é detalhado “em um papel muito importante designado” pelo jornal Angewandte Chemie.

“Esta é uma etapa grande em nossos esforços para criar a miniatura, espectrómetros em massa handheld para o campo,” disse R. Graham Cozimento, Professor do Henry B. Hass Distinto de Purdue da Química. “A diminuição dramática na potência exigida significa uma redução no tamanho e no custo da bateria executar as experiências. O sistema inteiro está tornando-se mais claro e mais barato, que a traz que muito mais perto de ser viável para o uso fácil, difundido.”

Os Cozinheiros e Thalappil Pradeep, um professor da química no Instituto de Tecnologia Indiano Madras, Chennai, conduziram a pesquisa.

“Tomar a ciência ao pessoa é o que é o mais importante,” Pradeep disse. “A espectrometria Em Massa é uma ferramenta fantástica, mas não está ainda na tabela de cada médico ou no bolso de inspectores e de agentes de segurança agrícolas. As Grandes técnicas foram desenvolvidas, mas nós precisamos de afiá-las nas ferramentas que são disponíveis, podemos ser eficientemente manufacturados e usamo-nos facilmente.”

Ciência Nacional o estudo Fundação-Financiado usou uma técnica da análise desenvolvida por Cozinheiros e seus colegas chamaram a ionização de PaperSpray-. A técnica confia em uma amostra obtida limpando um objeto ou colocando uma gota do líquido em molhado de papel com um solvente para capturar resíduos da superfície do objeto. Um triângulo pequeno então é cortado do papel e colocado em um acessório especial do espectrómetro em massa onde a tensão é aplicada. A tensão cria um campo elétrico que transforme a mistura do solvente e dos resíduos nas gotas finas que contêm as moléculas ionizadas que estalam fora e são limpadas no espectrómetro em massa para a análise. O espectrómetro em massa identifica então as moléculas ionizadas da amostra por sua massa.

A técnica depende de um campo elétrico forte e os nanotubes actuam como as antenas minúsculas que criam um campo elétrico forte de uma tensão muito pequena. Um volt sobre alguns nanômetros cria um campo elétrico equivalente a 10 milhão volts sobre um centímetro, Pradeep disse.

“O truque era isolar estes minúsculas, antenas do nanoscale e para mantê-los do empacotamento junto porque os nanotubes individuais devem se projectar fora do papel,” disse. “Os nanotubes do carbono trabalham bem e podem ser dispersados na água e ser aplicados em carcaças apropriadas.”

A Missão Nano do Governo da Índia apoiou a pesquisa no Instituto de Tecnologia Indiano Madras e os alunos diplomados Rahul Narayanan e Depanjan Sarkar executaram as experiências.

Além do que a diminuição do tamanho da bateria exigida e de custos da energia para executar os testes, a técnica nova igualmente simplificou a análise quase eliminando o ruído de fundo, os Cozinheiros disseram.

“Sob estas condições, a análise é quase silenciosa e um sinal afiado, claro da amostra é entregado,” disse. “Nós não sabemos porque eis porque as moléculas do fundo que nos cercam no ar ou de dentro do equipamento não estão sendo ionizadas e estão entrando na análise. É uma confusão, mas surpresa agradável.”

A tensão reduzida exigida igualmente faz o método mais delicado do que as técnicas padrão da ionização de PaperSpray-.

“É um método muito macio,” os Cozinheiros disseram. “As moléculas e os complexos Frágeis podem manter-se unidos aqui quando não de outra maneira. Isto podia conduzir a outras aplicações potenciais.”

A equipe planeia investigar os mecanismos atrás da redução em aplicações do ruído e do potencial de fundo do método delicado, mas o aspecto o mais prometedor da técnica nova é seu potencial miniaturizar o sistema da espectrometria em massa, os Cozinheiros disseram.

Os Cozinheiros são um pioneiro na espectrometria em massa e trabalharam por anos para tomar espectrómetros em massa do tamanho de um carro àquele de um shoebox.

Cedo em sua carreira desenvolveu as técnicas ambientais da ionização que reservaram testar para ser feito no ar ou directamente em uma superfície em seu ambiente natural, ao contrário das técnicas convencionais da espectrometria em massa que exigiram separações químicas, manipulações das amostras e retenção em uma câmara de vácuo para a ionização e a análise. A ionização Ambiental pavimentou a maneira para mais rapidamente, uns dispositivos mais portáteis da espectrometria em massa que poderiam ser usados fora de um laboratório.

Os Cozinheiros e seu colaborador Zheng Ouyang, o professor adjunto de Purdue da engenharia biomedicável e elétricos e da engenharia informática, criaram diversas gerações de espectrómetros em massa diminutos. Publicaram recentemente os papéis na geração a mais atrasada, os “Mini 12,” na Química Analítica do jornal.

Os Cozinheiros e sua equipe ajustaram as ferramentas para o uso na imagem lactente molecular para diagnósticos e cirurgia do cancro; monitoração terapêutica da droga; teste para biomarkers na urina; e a identificação de resíduos foodborne dos micróbios patogénicos, das bactérias, dos insecticidas e dos explosivos.

Source: Universidade de Purdue