Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Kropla kropli wreszcie równa – w bibliotekach nanokropel

Rekomendowane odpowiedzi

Pojedyncza kropla o objętości milionowej części litra jest naprawdę niewielka i z pewnością nie wygląda na coś, z czym można wiele zrobić. Jednak proste urządzenie, skonstruowane w Instytucie Chemii Fizycznej PAN w Warszawie, potrafi podzielić mikrokroplę na zbiór równych nanokropel. Od teraz zawarte w pojedynczej mikrokropli cenne substancje chemiczne czy materiał genetyczny mogą dać początek nawet setkom eksperymentów – lub zostać zarchiwizowane w formie bibliotek nanokropel.

Kropelki wytwarzane za pomocą elektronicznych pipet czy w wyrafinowanych urządzeniach mikroprzepływowych do tej pory różniły się objętością o kilkanaście, a nawet kilkadziesiąt i więcej procent. W Instytucie Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) w Warszawie powstało jednak urządzenie kładące kres niedokładnościom i wytwarzające krople o praktycznie identycznej objętości, na dodatek liczonej w nanolitrach (miliardowych częściach litra). Co ciekawe, przyrząd jest tak prosty, że może być używany np. jako nakładka na pipety. Jego opracowanie to ważny krok w rozwoju układów mikroprzepływowych,  o których mówi się, że zrewolucjonizują chemię podobnie, jak zrobiły to z elektroniką układy scalone.

We współczesnej mikrofluidyce kropelki produkuje się za pomocą mniej lub bardziej złożonej aparatury, w procesach starannie kontrolowanych przez komputery. Nasz pomysł był inny: zdecydowaliśmy się przekazać kontrolę nad powstawaniem kropel nie urządzeniom, a samej fizyce. Jak by nie patrzeć, ma ona przecież w tej dziedzinie kilkanaście miliardów lat doświadczenia więcej niż my, prawda? - mówi prof. dr hab. Piotr Garstecki (IChF PAN).

Układy mikroprzepływowe zwykle buduje się, trwale sklejając dwie płytki z przezroczystego tworzywa (poliwęglanu), przy czym jedna jest od strony sklejki pokryta siecią odpowiednio zaprojektowanych, bardzo cienkich wyżłobień. Po zespoleniu płytek wyżłobienia te tworzą kanaliki, w które można wtłoczyć ciecz nośną (zwykle jest nią olej). Wprowadzając do wnętrza tak
skonstruowanego układu drugą ciecz, niemieszającą się z cieczą nośną (np. roztwór wodny), można wytwarzać kropelki, transportować je, dzielić, łączyć, mieszać ich zawartość.

Świętym Graalem mikrofluidyki jest stworzenie laboratorium o rozmiarach zbliżonych do współczesnych układów scalonych, zdolnego do realizowania złożonych eksperymentów chemicznych i biologicznych. Innymi słowy: lab on a chip. To cel, bo na razie mamy raczej... chip in a lab - mówi dr Filip Dutka (IChF PAN, Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego) i wyjaśnia:
Obecne układy mikrofluidyczne potrafią już wiele, ich rozmiary są małe, ale żeby taka płytka działała, wokół niej stoją jakieś pompy strzykawkowe, komputery sterujące przepływem, wszystko w plątaninie wężyków. Nasze urządzenie eliminuje znaczną  część tej kłopotliwej i drogiej infrastruktury.

Przyrząd, zaprojektowany w IChF PAN na zlecenie firmy Curiosity Diagnostics przy wsparciu grantu Fundacji na rzecz Nauki Polskiej oraz europejskiego grantu ERC Starting Grant, to nic innego jak kanalik o starannie zaprojektowanej geometrii. Gdy z jednej strony wprowadza się w niego ciecz roboczą, zaczyna ona uchodzić przez wylot tak ukształtowany, że w chwili, gdy
przedostanie się przez niego odpowiednia ilość cieczy, siły napięcia powierzchniowego naturalnie zamykają jej powierzchnię. Za każdym razem dzieje się to w tym samym momencie. W efekcie każda nanokropla odrywająca się od wylotu ma zawsze tę samą objętość. Za pomocą różnych egzemplarzy nowego przyrządu grupa prof. Garsteckiego wytwarzała serie kropelek o rozmiarach od ok. 0,5 do ok. 50 nanolitrów.

Nasze urządzenie tworzy nanokrople z szybkością kilkudziesięciu na sekundę, czyli nieco wolniej niż w tradycyjnych, kontrolowanych technikach. Liczba kropel jest mniejsza, ale wzrosła ich jakość. Testy wykazały, że wielkość nanokropel praktycznie nie zależy od szybkości przepływu czy lepkości cieczy roboczej, a dany egzemplarz urządzenia zawsze generuje krople tego samego rozmiaru. To naprawdę niesamowite, że w zakresie nawet dziesięciokrotnych różnic w prędkości przepływu objętości kropel różnią się od siebie o ledwie kilka procent. Dzięki temu użytkownik ma pełną swobodę w realizacji eksperymentu, a wynik jest zawsze dokładnie zgodny z zaprojektowanym protokołem - mówi doktorant Adam Opalski, biotechnolog z IChF PAN.

Urządzenie opracowane w IChF PAN nie ma części ruchomych, nie zużywa się i nie wymaga zasilania. Zastosowane w układach mikroprzepływowych, pozwoli w znacznym stopniu zredukować towarzyszącą im infrastrukturę, co powinno przyspieszyć proces upowszechniania sprzętu mikrofluidycznego. Prawdopodobnie już za kilka lat przyrząd, zgłoszony do opatentowania, będzie także  szeroko dostępny w formie nakładek na pipety.

Dzielenie nawet niewielkich ilości cieczy na nanokrople otwiera nowe perspektywy badawcze. Zamiast jednego doświadczenia na mikrokropli możliwe będzie teraz przeprowadzenie wielu pomiarów w setkach odrębnych eksperymentów. Wzrośnie dokładność analiz  statystycznych, a w konsekwencji pewność wyników badań laboratoryjnych i diagnostycznych. Szczególnie ciekawy obszar zastosowań wiąże się z faktem, że nanokrople zawieszone w cieczy nośnej nie wykazują tendencji do łączenia się. Za pomocą przyrządu mikrofluidycznego z IChF PAN stworzenie trwałej i łatwej w składowaniu biblioteki nanokropel, liczącej setki i tysiące egzemplarzy kropelek z cennymi substancjami chemicznymi czy biologicznymi, staje się wręcz dziecinnie proste: elektroniczną pipetę z odpowiednią końcówką wystarczyłoby zanurzyć w oleju, nacisnąć guzik i... poczekać.


« powrót do artykułu

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

To tak jak z grafenem-najprostszy sposób jest najlepszy. chciałbym zasugerować : aby taką nano kroplę wykorzystać w doświadczeniu: 

1. Sonoluminescencja(ultra dźwięki) 22 kh  ..............lewo prawo

2. lewitacja akustyczna(ultra dźwięki ) 11 kh ...........góra dół

3. Do uzupełnienia kwantu (ultra dźwięki )1 kh lub 33 kh ......przód tył

 

a to wszystko wymieszać w mixerze i dodać szczyptę parmezanu (żartowałom)....to wszystko w pomieszczeniu próżniowym ,wysysać powietrze do temperatury przejścia fazowego wody około 4 stopni następnie ozdobić pietruszką i podać na talerzu

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Raczej KROPLI, a nie KROPEL.

Tak jak tych MYSZY, a nie tych MYSZ.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...