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最小尺寸咖啡环效应可用于生物检测

  最小尺寸的咖啡环效应可用于生物测试

  当咖啡洒在桌子上时,花点时间注意液体蒸发后咖啡滴的下落,您会发现咖啡滴的边缘比中央区域形成深色的暗色,这意味着边缘沉积物咖啡颗粒的浓度远高于中间浓度。这种不均匀的沉积被称为咖啡环效应。
\\ u0026>不仅咖啡,固体,小颗粒物质的许多解决方案溶解在边界类似的黑暗环中。美国工程院院士,美国洛杉矶加利福尼亚大学细胞控制研究​​所所长胡志明教授领导的一个研究小组提出,这种生活中常见的现象可以结合生物传感技术检测唾液,血液等。体液中的生物标志物用于医学诊断。但是,如果这种现象被用于生物测试,首先需要找到咖啡环效应的最小尺寸限制。
\\ u0026>咖啡环的效果有一个极限尺寸,这是因为,随着墨滴尺寸的减小,墨滴的蒸发速度将大大增加,墨滴的速度和运动不会改变而是固体颗粒变大。如果液滴的尺寸小,则液滴将比固体颗粒蒸发得快得多,并且在液滴蒸发之前,颗粒没有足够的时间沉淀成环状结构。这些移动太迟的小颗粒将几乎均匀地沉积在由液滴覆盖的区域而不是在液滴的边缘。为了找到咖啡环效应大小的极限,研究人员做出了一个特殊的格子结构的表面,与格子相邻,由于不同的涂层具有不同的亲水性和疏水性,也就是不同位置的表面保留液体或排斥液体的能力是不同的。用这样的结构,可以在表面上形成所需尺寸的液滴。研究人员后来试图在水中溶解不同大小的胶乳颗粒,直径在20纳米到100纳米之间,这就是为什么生物传感器通常能够检测到小的生物标记颗粒大小的原因。接下来,将小颗粒溶液滴到准备的晶格结构的表面上,使表面倾斜以滑动多余的液体,在亲水表面的晶格上形成所需直径的液滴。研究人员发现,对于直径为100纳米的小颗粒溶液,当液滴尺寸缩小到接近10微米(约为毛发直径的十分之一)时,咖啡环效应不会降低,再现。
\\ u0026>参加加利福尼亚大学洛杉矶分校机械与航空工程学博士黄申与沉生英(北大微电子学院本科)认为,人体的血液或唾液中含有大量的微米或纳米级的鳞片分子或生物颗粒,其可以使用咖啡环效应来沉积,并使用相关的生物测定技术进行分析和量化。已知所谓的咖啡环效应的最小可能尺寸有助于尽可能地减小生物传感器的尺寸,芯片能够在小范围内同时进行多种生物标志物检测。这种检测技术的优点之一是整个检测过程是非常自然的,并且仅取决于正常的蒸发过程。“黄博士补充说:”这将使整个测试设备非常便宜以及易于制造,廉价易于获取的医疗设备在没有足够医疗设备的偏远地区进行医学检测方面有很大的帮助。 “研究人员目前正在利用研究成果来调整相关参数,希望能够得到实验条件的最佳组合。咖啡环效应可以用于生物检测。
研究已发表在美国的一篇封面文章“物理化学杂志B”(来源:王新华海军)

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