Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Nowatorski czujnik wykrywa pojedyncze molekuły

Recommended Posts

Fizycy ze sławnego California Institute of Technology (Caltech) stworzyli czujnik, zdolny do wykrywania pojedynczych nieoznaczonych molekuł. Przeprowadzone dotychczas testy wykazały, że sprawdza się on podczas wykrywania cytokin, białek sygnałowych układu odpornościowego. Dotychczas stosowane czujniki potrafią wykryć tylko te molekuły, które wcześniej zostały odpowiednio oznaczone.

Przełomowy czujnik może znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach: od wyjątkowo wczesnego wykrywania raka i innych chorób, po podstawowe badania biologiczne.

Przy opracowaniu czujnika amerykańskim naukowcom pomógł wcześniej opracowany przez nich wynalazek nazwany „wysokojakościowym rezonatorem mikrotoroidowym”. To szklane urządzenie w kształcie pierścienia, którego średnica jest mniejsza od średnicy ludzkiego włosa. Wewnątrz rezonatora można „uwięzić” światło.

Początkowo naukowców interesowało zastosowanie urządzenia do wykrywania optycznych efektów interakcji molekuł z rezonatorem. Jednak w miarę postępu prac okazało się, że odpowiedź rezonatora na zetknięcie się z molekułami jest znacznie lepsza niż przypuszczano.

Kerry Vahala, który kierował badaniami, mówi, że uczeni byli w stanie wykrywać minimalne ilości ciepła, które było generowane gdy molekuły reagowały ze światłem w mikrotoroidzie. Mamy do czynienia z odpowiedzią termooptyczną, która milionkrotnie zwiększa czułość urządzenia – mówi Vahala.

Co więcej, sensor jest nie tylko niezwykle czuły, ale można go zaprogramować tak, by reagował na konkretne molekuły. Wystarczy pokryć jego powierzchnię odpowiednią substancją.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na Uniwersytecie Stanforda powstał bezprzewodowy, niezasilany baterią czujnik do pomiaru przepływu krwi. Ponieważ jest kompaktowy i biodegradowalny, nie musi być usuwany. W razie potrzeby ostrzeże lekarzy, że doszło do zamknięcia światła naczynia.
      Pomiar przepływu krwi jest kluczowy w wielu dziedzinach medycyny, dlatego bezprzewodowy, biodegradowalny czujnik może mieć implikacje m.in. dla chirurgii naczyniowej, rekonstrukcyjnej, kardiochirurgii czy transplantologii - wyjaśnia prof. Paige Fox.
      Amerykanie podkreślają, że monitorowanie wyników operacji angiologicznych jest trudne, gdyż często pierwsze symptomy problemów pojawiają się, gdy jest już za późno. Do tego czasu pacjent potrzebuje kolejnej operacji, która wiąże się z podobnym ryzykiem, co 1. zabieg.
      Dzięki nowemu czujnikowi proces gojenia można monitorować w czasie rzeczywistym, co daje możliwość wcześniejszej interwencji.
      Czujnik owija się ściśle wokół naczynia. Przepływająca krew uciska jego wewnętrzną powierzchnię. Gdy kształt powierzchni się zmienia, wpływa to na zdolność czujnika do magazynowania ładunku elektrycznego. Lekarze mogą to wykryć za pomocą urządzenia przybliżanego do skóry, które komunikuje się z anteną sensora. W przyszłości czytniki można by integrować np. ze smartfonem.
      Na początku naukowcy testowali czujnik, przepompowując powietrze przez rurkę rozmiarów tętnicy. Później chirurg Yukitoshi Kaizawa wszczepił sensor wokół naczynia szczura. Okazało się, czujnik z powodzeniem przekazywał dane na temat przepływu krwi do bezprzewodowego czytnika. Na razie Amerykanów interesowało wykrywanie całkowitego zamknięcia światła naczynia, ale istnieją wskazówki, że przyszłe wersje sensora będą potrafiły identyfikować bardziej subtelne fluktuacje przepływu krwi.
      Czujnik jest bezprzewodową wersją technologii opracowanej przez inżyniera chemika Zhenana Bao z myślą o protezach zapewniających wrażenia dotykowe. By można było myśleć o monitoringu przepływu krwi, zespół z Uniwersytetu Stanforda musiał zmodyfikować istniejące materiały z czujników, tak by z jednej strony były one wrażliwe na pulsowanie krwi, a z drugiej pozostawały na tyle sztywne, by zachowywać kształt. Trzeba też było przesunąć antenę do miejsca, gdzie będzie bezpieczna i odseparowana od pulsowania krwi. Oprócz tego kondensator musiał się nadawać do owijania wokół naczynia.
      To bardzo ekscytujący projekt, który wymagał wielu rund eksperymentów i przeprojektowywania - podsumowuje dr Levent Beker.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Microsoft nie ustaje w pracach nad czujnikiem Kinect. Od dłuższego już czasu wiadomo, że urządzenie, które pozwala na sterowanie komputerem za pomocą ruchów rąk czy ciała, będzie dostępne na pecety. Okazuje się jednak, że to nie wszystko. Reporterzy serwisu The Daily wydzieli urządzenia, które wyglądały jak netbooki firmy Asus z systemem Windows 8 oraz wbudowanym Kinectem. W listwie nad wyświetlaczem umieszczono czujniki Kinecta.
      Przedstawiciel Microsoftu potwierdził, że to oficjalne prototypy komputerów przenośnych ze zintegrowanym Kinectem.
      Najprawdopodobniej Microsoft będzie licencjonował swoją technologię producentom notebooków. Ponadto, jak wiadomo, koncern postanowił wydać Software Development Kit dla Kinecta, zatem nie tylko jego pracownicy będą tworzyli oprogramowanie i nie tylko od ich pomysłowości będzie zależało, do czego czujnik będzie wykorzystywany. Bardzo prawdopodobne, że w najbliższym czasie w sklepach pojawią się np. telewizory z Kinectem, dzięki czemu będziemy mogli przełączać kanały czy regulować głośność bez potrzeby używania pilota.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Takie rozwiązanie to marzenie wielu lekarzy i laborantów: mikroigły, w których pustym wnętrzu znajdują się różne elektrochemiczne czujniki. W ten sposób można na bieżąco monitorować przez dłuższy czas chemię całego organizmu, w tym poziom cukru.
      Wewnątrz mikroigieł umieściliśmy kanaliki z szeregiem elektrochemicznych czujników, które można wykorzystać do wykrywania specyficznych cząsteczek albo wartości pH - wyjaśnia dr Roger Narayan z Uniwersytetu Stanowego Karoliny Północnej.
      Stosowane obecnie technologie bazują na pobieraniu próbek i badaniu ich. Tutaj badanie ma charakter ciągły, pozwalając np. na monitorowanie poziomu cukru we krwi diabetyka. Jak opowiada Narayan, w mikroigłach przynamniej jeden z wymiarów nie przekracza 1 milimetra.
      Pomysł jest taki, by dostosowane do indywidualnych potrzeb macierze czujników mikroigłowych wmontowywać w urządzenia przenośne, np. zegarki, znajdując dzięki temu odpowiedź na specyficzne pytania medyczne lub badawcze. Warto też zaznaczyć, że mikroigły są bezbolesne.
      Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Karoliny Północnej, Sandia National Laboratories i Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego zbudowali na próbę mikroigłę z umieszczonymi wewnątrz czujnikami do pomiaru pH, glukozy i kwasu mlekowego (zastosowano detekcję amperometryczną). Z tym ostatnim wiążą sportowe nadzieje, wspominając, że za jego pomocą dałoby się określić stężenie metabolitu w mięśniach nie przed lub po wysiłku, ale w jego trakcie.
      Kiedy w ramach eksperymentu akademicy zmodyfikowali materiał za pomocą komórkoopornej powłoki (Lipidure), zahamowano przyleganie makrofagów. W ciągu 48 godzin nie doszło do rozwarstwienia powłoki.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zainspirowani nitkowatymi włoskami występującymi na przysadkach odwłokowych (łac. cerci) świerszczy naukowcy z University of Twente zaprojektowali czujniki, które są superwrażliwe na przepływ powietrza. Sztuczne włoski można precyzyjnie dostroić do konkretnej częstotliwości. By uwrażliwić je na daną częstotliwość, wystarczy elektronicznie dostosować sztywność skrętną (Applied Physics Letters).
      Za pomocą włosków świerszcz wyczuwa/słyszy wrogów i bezbłędnie ocenia, w jakiej odległości i gdzie się znajdują. Włoski stworzone przez Holendrów produkuje się z polimeru SU-8. Mają 0,9 mm długości i są grubsze u podstawy niż na czubku. Najmniejsze ruchy są rejestrowane przez elastycznie podwieszoną płytkę, do której przymocowuje się włoski. Zmiany pojemności elektrycznej uznaje się za miarę wielkości ruchu.
      Harmen Droogendijk zauważył, że wrażliwość można zwiększyć, wykorzystując inne włoski, które nie są tak sztywne. Szybko jednak okazało się, że ten sam efekt uzyskuje się, dostosowując elektronicznie sztywność skrętną. Naukowiec badał naprzemienne napięcie, jakiego trzeba użyć, aby nadać włosom żądaną miękkość w wybranym momencie. Efekt był bardziej niż zadowalający - zaobserwowano 10-krotny wzrost wrażliwości na dostrajaną częstotliwość.
      Autorzy prototypu widzą wiele dla niego wiele zastosowań. Wg nich, sztuczne włoski mogą zostać wykorzystane w robotach jako czujniki kierunku oraz w aparatach słuchowych.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W niedalekiej przyszłości będziemy mogli wykorzystywać owady w roli zwiadowców, wysyłanych w miejsca, do których z jakichś powodów nie można wysłać ludzi. Naukowcom z University of Michigan udało się stworzyć system, który pozyskuje energię elektryczną z ruchów owada.
      Dzięki pozyskaniu tej energii być może uda się zasilić miniaturowe kamery, mikrofony, czujniki i sprzęt komunikacyjny, umieszczony na grzbiecie owada. Moglibyśmy wysyłać tak wyposażone owady w miejsca niebezpieczne, w które nie chcemy posyłać ludzi - mówi profesor Khalil Najafi.
      Zespół Najafiego opracował sposób na zbieranie energii z ruch skrzydeł owadów i doładowywanie baterii. Dzięki takiemu rozwiązaniu urządzenia przyczepione do owada będą pracowały dłużej.
×
×
  • Create New...