חיישן פוטוני חדש פותח את הדלת לביודטקציה במהירות גבוהה

Eyes on the Skies (Full movie) (יוני 2019).

Anonim

חוקרים מאוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין פיתחו טכניקה חדשה לחישה פוטונית במהירות גבוהה ביותר של תכונות מכניות של חלקיקים זורמים באופן חופשי באמצעות מהוד אופטו-מכנו-פלואידית (OMFR). מחקר זה פותח פוטנציאלית חדשה לגמרי "גרזנים של מדידה" על מיקרו / חלקיקים, ביו-חלקיקים.

"ידוע כי מחלות כגון סרטן ואנמיה יכולות להיות מתואמות עם תכונות מכניות של תאים כגון דחיסות ויזואלקסטיות, אך מאפיינים אלה אינם משמשים באופן דיאגנוסטי בשל היעדר כלים בעלי מהירות ורגישות מספקת לביצוע המדידה", הסביר Gaurav Bahl, פרופסור למדע מכני והנדסה באילינוי. "בגלל זה, יש לנו פער ידע משמעותי, ויש לנו בקושי שרוט את פני ההבנה של איך מחלות לשנות את התכונות המכאניות של התאים בגוף שלנו.ידע על פיתוח המכניקה של תאים ביו-חלקיקים יכול לעזור לנו להבין את הניידות של אלה מיקרו אובייקטים בכל הגוף האנושי, על איך גידולים טופס, על איך תאים וחיידקים יכולים להתפשט דרכנו, איך מחלות להתפשט, ועוד.

שיטות זיהוי אופטי מהירות גבוהה, כגון cytometry זרימה, משמשים באופן שגרתי לניתוח של אוכלוסיות גדולות של חלקיקים באמצעות מדידות התכונות האופטיות שלהם, עם מהירויות ניתוח מתקרב 50, 000 חלקיקים / השני. חיישנים אופטיים, לעומת זאת, לא יכול למדוד ישירות כל תכונות מכניות של החלקיקים (כגון מסה, צפיפות, דחיסות, נוקשות, וכו '). עד כה, חיישנים מכניים לא התקרבו מהירות של cytometers זרימת אופטי, מה שהופך את המדידות שגרתית על אוכלוסיות תאים גדולים פשוט לא מעשי.

"במחקר זה, מטרתנו היא למזג את התכונות הטובות ביותר של חישה אופטית, כלומר את רוחב הפס הגבוה ביותר ואת הרגישות, עם חישה מכנית אשר נותן לנו את היכולת למדוד תכונות מכניות", אמר Kewen האן, מועמד דוקטורנט המחבר הראשון של מאמר המופיע במהדורת יוני 2016 של אופטיקה. "כדי להשיג זאת, פיתחנו מכשיר microfluidic אופטו מכני חדש, כי אופטית מזהה את ההפרעות מכני שנוצר על ידי microparticles הפרט זורם דרך הערוץ fluidic במהירות גבוהה מאוד.

באמצעות שימוש באופים ושני סוגים של מיקרו-בקרים, החוקרים חקרו את יכולות חישת החלקיקים של ה- OMFR.

"יכולת החישה הרב-תכליתית של OMFR מאפשרת מדידה של חלקיקים מרובים עם יתירות, ומצביעה על פוטנציאל עתידי לדמיית אינרציה", אמר האן. "המערכת גם מזהה אובדן אנרגיה מכנית הקשורים לחלקיקים בודדים, ככל הנראה קשור תכונות viscoelastic של החומר הרך ואת אובדן הגבול בממשק של חלקיקים ונוזל."

"הראינו שהטכניקה שלנו רגישה לצפיפות ולדחיסות של כל חלקיק בודד כשהיא עוברת", הוסיף בהל. "החלקיקים לזיהוי הקטן כפי שדווח בעבודה זו הוא סביב 660 ננומטר.

"עבודה זו מציגה גישה חדשה לביצוע חישה אופטית משופרת של חלקיקים זורמים באופן חופשי באמצעות פעולה של פונונים ארוכי טווח המשתרעים בין שלבים מוצקים לבין נוזל החיישן והדגימה".

menu
menu