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生物医学设备

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Nanofibre测量来自游泳细菌的力量

19 May 2017
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一丁点“force probe”这可以测量Sub-Piconewton部队,当直接插入液体媒体时已经由美国的研究人员创建。该团队表示,它使用探针检测与游泳细菌和心肌细胞相关的微小力。研究人员表明,该技术可用于创建微型听诊器。然而,领先的生物物理学家必须在表征设备之前,必须在确信其疗效之前进行更多的工作。

传感和操纵微小力量对于众多科学领域至关重要。因此,科学家制定了几种技术来实现这一点 - 包括原子力显微镜(AFM)。 AFM使用非常锋利的尖端连接到柔性悬臂。尖端推动或拉动物体,同时测量所涉及的力量。这涉及测量悬臂偏转 - 通常通过反射来自悬臂的光。虽然尖端本身可以像一个原子一样小,但其余的测量系统要大得多,并且这可以使得难以将力映射在诸如活细胞的微小物体中。

泄漏光

现在, 唐纳德SIRBULY 在加州大学,圣地亚哥和同事通过检测微小光纤上的力量采取了不同的方法。它们的探针包含比涂有高可压缩的聚合物聚乙二醇的人毛,其含锡的二氧化锡纤维约100倍。然后它们在聚合物层上沉积金纳米颗粒。当白光沿纤维行进时,一些电磁能量横向泄漏。这“evanescent”光线耦合到金纳米颗粒上,然后散发到周围环境中。

每个纳米颗粒和波导之间的偶联 - 因此散射的强度对纳米颗粒的位置非常敏感。“任何时候力量或声波击中这些粒子,它们会移动,” explains Sirbuly, “我们可以通过查看光散射信号来追踪这一点。”

研究人员校准了他们的“纳米纤维视体换能器”(Noft)通过用AFM压制并测量散射信号如何随施加的力而变化。他们认为它是敏感的力量小于160 fn - 他们说的是比AFM的灵敏度小的至少10倍。

微小的听诊器

为了测试Noft,他们试图测量活性细菌解决方案中的力量 - 发现它们明显大于类似的死亡溶液。然后,将设备从菜心细胞中放置约100μm,在盘子里的小鼠心脏细胞中,并在1-3 Hz之间分离出跳动频率。研究人员现在想探索来自其他类型组织的信号:“有一个非常小听诊器的想法肯定有趣,” Sirbuly says: “看看我们是否可以检测生物生物的声学签名的差异是有趣的。”在更基本的方面,他说,娱乐器可能有助于测量机械信号细胞产生,因为它们经受例如患病状态的变化。

生物物理学家 文森特罗奎特 在巴黎的Ecole NormaleSupérieure同意,Nofts可能有需要非常小的力传感器,但相信描述探针的纸张没有正确证明这一点。他指出了一个探测器’S灵敏度由可区分噪声的最小信号来定义,并且在没有探针的噪声谱的情况下,他表示难以解释160 fn的图。

他还说,Noft需要适当的校准:“经典测试是拉上DNA分子,其具有非常熟知的力 - 延伸曲线,” he says. “So it’S完全适合于测试传感器,以便在200 Fn的范围内。这些天每个人都用DNA分子校准传感器,因为它’s so reproducible it’S成为标准。为什么不’他们选择一个经典的规范榜样来指定他们的敏感性?”他补充说:“他们做得很好地制作传感器,但是表明他们的传感器很好。”

noft描述于 自然光子学.

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