生物传感领域最近发现了一个不太可能的合作伙伴，为追求更高的灵敏度：咖啡戒指。
当您下一次泄漏你的桌子上的咖啡，液体蒸发后留下的现场看看，你会发现它有一个较深的环比中心的粒子浓度高得多，其中包含一个围绕其周边。
由于这种“咖啡环”现象发生后，他们已经消失了许多液体，科学家们建议，可以用来研究利用生物传感装置的疾病标志物的血液或其他液体，如环。但是，一个更好地了解这些戒指如何在微观和纳米尺度的行为很可能会的实际bionsensors需要。
“液滴蒸发了解微观和纳米粒子的运输，内有若干技术的应用，包括纳米结构的自组装，光刻图案，颗粒涂层，和生物分子的浓度和分离的巨大潜力，说：”何智明，富奔洛克希德马丁公司在加州大学洛杉矶分校学院亨利Samueli工程和应用科学和加州大学洛杉矶分校细胞控制中心主任，教授。 “不过，我们才可以做这些应用工程师生物传感装置，我们需要知道这一现象的明确限制。因此，我们的研究转向物理化学找到最低限度的咖啡环的形成。”
由国家工程院的成员，何领导的一个研究小组已经发现咖啡环的形成明确的微观最低门槛，可用于多种疾病检测的生物传感器设备设置标准，以及其他用途。该研究发表在本期的物理化学B“杂志，是在网上提供。
“如果我们认为人类的血液，或唾液，它具有很多微 - 和纳米尺度的分子或粒子携带重要的健康信息，”说德成皇，研究人员之一和一个在加州大学洛杉矶分校工程的部门的博士后学者机械和航空航天工程。 “如果你把表面上的血液或唾液，然后它变干，这些粒子将被收集在一个非常小的区域，在环。通过这样做，我们可以通过各种传感技术量化这些生物标志物，即使他们是非常小和在少量的水滴。“
由于液滴的水分蒸发，悬浮颗粒内液体移动到液滴的边缘。一旦所有的水蒸发，颗粒都集中在环周围留下的污点。但是，如果液滴足够小，水会蒸发速度比粒子运动。而不是一环，将有一个相对均匀的浓度在污渍，粒子没有移动到边缘，而在液体中仍然有足够的时间。
“是的液滴蒸发的时间表和在的粒子的运动，决定了咖啡的环形成的时间尺度之间的竞争，”说笑迎沉，纸张的铅作者和一个主要在中国获北京大学高级微电子，这些实验工作，而在加州大学洛杉矶分校交叉科学与技术（CSST）计划在去年夏天的纪律学者。
若要确定最小的墨滴大小，仍然会显示一个蒸发后的咖啡环，该研究小组制造了特殊的表面涂在一个棋盘格局交替亲水特色或水的爱好，材料和疏水性，或水驱蚊，材料。
该组，然后放置乳胶颗粒，大小不等，从100纳米到20纳米，在水中。颗粒大小相似的疾病标志蛋白，生物传感器将寻找。
该集团冲新粒子注入水的表面。剩余的水排到了亲水性的点上的水滴，很像一个棋盘上的棋子。该组较小的网格图案反复实验，直到咖啡环现象不再明显。为100纳米大小的颗粒，这发生在一个直径约10微米的液滴，或约10倍，比人类头发的宽度较小。此时，水蒸发的粒子之前有足够的时间移动到外围。
“知道这个所谓的咖啡环的最小尺寸，将指导我们在尽可能最小的生物传感器，”王说。 “这意味着我们可以收拾几千，甚至上百万的小微型生物传感器，到一个实验室在一个芯片，允许一个在单一芯片上执行大量的医疗诊断，这也可能打开大门，潜在在一次检测多种疾病。“
“还有另外一个重要的优势 - 这整个过程是很自然的，它只是蒸发，”黄说。 “我们并不需要使用额外的设备，如电力来源或其他精密仪器，移动粒子。蒸发，提供了一个集中颗粒的非常简单的方法，并在医疗诊断中的潜在例如，在美国范德比尔特大学的研究人员最近获得盖茨基金会的研究基金，为建议使用咖啡环现象在发展中国家的疟疾检测。“
研究人员目前正在优化环的形成参数，然后将探索对生物传感在何的实验室正在开发的技术适用本办法。
来源： http://www.ucla.edu/