コーヒーリング：バイオセンシングの分野では最近、高感度のための探求の低いパートナーを発見した。
あなたがテーブルの上にコーヒーをこぼす次回は、液体が蒸発した後に残されたスポットを見て、そしてあなたはそれが中央よりも粒子のはるかに高い濃度を含んでいるとその周囲に暗いリングを持っていることがわかります。
彼らが蒸発した後にこの"コーヒーの輪"現象は、多くの液体で発生するため、科学者はそのようなリングはセンシングデバイスを使用することで疾患マーカーのために血液または他の流体を調べるために使用できることを示唆している。しかし、これらのリングは、マイクロおよびナノスケールでどのように動作するかのより良い理解は、おそらく実用的bionsensorsのために必要になります。
理解"マイクロナノ粒子の液滴を蒸発内の輸送はナノ構造自己組織化、リソグラフィパターニング、粒子コーティング、および生体分子の濃度と分離を含む、いくつかの技術的応用に大きな可能性を持っている、"志明ホーベン氏リッチは、エンジニアリングと細胞制御のためのUCLAのセンターの応用科学とディレクターのUCLAヘンリーSamueli学校のロッキードマーチン教授。 "我々は、これらのアプリケーションを実行するセンシングデバイスを設計する前に、しかし、、我々はこの現象の決定的な限界を知っている必要があります。我々の研究は、コーヒーリングの形成の最低限度を見つけるために、物理化学的性質になっので。"
ホー、全米工学アカデミーのメンバーが率いる研究グループは現在、複数の疾患検出のためのバイオセンサデバイスのための基準を設定するために使用することができるコーヒーリング形成の決定的な微視的な最低限のしきい値だけでなく、他の用途を発見した。研究は、物理化学Bのジャーナルの最新号に表示され、オンラインで入手可能です。
"我々はヒトの血液、または唾液を考慮すれば、それはミクロおよび重要な健康情報を運ぶナノスケールの分子や粒子がたくさんある、"TAK -シングウォン、研究者とのUCLA工学部の学科でポスドク学者の1人だ機械および航空宇宙工学。 "あなたはそれが乾燥して表面にこの血液や唾液を置く、とした場合、これらの粒子はリング内の非常に小さな領域に収集されます。そうすることで、我々は様々なセンシング技術によってこれらのバイオマーカーを定量化することができます、彼らは場合でも、非常に小さな液滴の少量の。"
液滴から水が蒸発するように、液滴の縁に液体の動きの内部に中断される粒子。すべての水が蒸発した後、粒子が残されて汚れの周りのリングに集中している。しかし、液滴が小さければ、水は、粒子の動きよりも速く蒸発する。粒子が液体でしばらくはまだ端まで移動するのに十分な時間がなかったとしてではなく、リングより、、汚れの比較的均一な濃度があるでしょう。
"これは、液滴の蒸発の時間スケールとコーヒー-リングの形成を規定する粒子の運動の時間スケールとの間の競争であり、"Xiaoyingシェン、論文の主執筆者と中国の北京大学での主なシニアマイクロエレクトロニクスは、言った人は、去年の夏科学技術（CSST）プログラムでUCLAのクロス懲戒学者にしながら、これらの実験に取り組んだ。
それでも蒸発後のコーヒーのリングを示すという最小の液滴のサイズを決定するために、研究チームは、特殊な親水性の交互機能を備えたチェッカーボードのパターンで被覆された表面、または水を好む、材料および疎水性、または撥水、材料を製造。
グループは、その後水で、100ナノメートルから20ナノメートルの範囲のサイズ、ラテックス粒子を配置する。粒子は、大きさのセンサーが求めているという疾患マーカータンパク質と類似していた。
グループは、粒子注入水を使用して新しい表面を洗浄。残りの水は非常にチェッカーボード上でチェッカーのように、親水性スポット上に液滴として並んでいた。コーヒーリング現象はもはや明らかだなくなるまでグループでは、小さなグリッドパターンを用いた実験を繰り返した。 100ナノメートルサイズの粒子の場合、これは約10マイクロメートルの液滴直径で発生した、または人間の髪の毛の幅よりも約10倍より小さい。粒子が周囲に移動するのに十分な時間を持つ前にこの時点で、水が蒸発。
"このいわゆるコーヒーリングの最小サイズを知ることできるだけ小さいバイオセンサーを作るで私たちを導くだろう、"Wong氏は述べた。 "これは上小さなマイクロ-バイオセンサーのさえ千、百万、パックできることを意味ラボ-オンザチップつがシングルチップ上医療診断多数のを実行できるようは、。このはまた潜在に扉を開くこと一気に複数疾病を検出。"
"別重要利点がある - このプロセス全体は非常自然である、それはちょうど蒸発だ、"ウォンは付け加えた。 "我は粒子を移動するなど電力源または他洗練楽器として追加デバイスを、使用する必要はありません。蒸発は粒子を集中の非常シンプル方法を提供と医療診断における潜在を持っ。例えば、バンダービルト大学の研究がであった最近途上国におけるマラリア検出用コーヒー-リング現象の使用を提案ためゲイツ財団研究基金を授与。"
研究者は現在リング形成パラメータを最適れ、その後Hoの研究室で開発され技術をバイオセンシング向かっこのアプローチのアプリケーションを探る。
ソース： http://www.ucla.edu/