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结构和动力学

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超声波创建2D阵列

11 Oct 2016 哈米什约翰斯顿
由超声波创建的2D阵列数组的显微镜图像
行和列:超声波创建的2D液滴数组。 (礼貌:Bruce Drinkwater)

液滴被英国布里斯托大学的研究人员安排到2D阵列中。液滴含有缠结的聚合物,并在水槽内产生。可以将一系列不同的化学品添加到液滴中,可用于制造用于开发新药或进行快速医疗诊断的高通量分析系统。液滴阵列甚至可以用于研究生物细胞如何彼此沟通。

尽管之前已经进行了液滴阵列,但之前尝试涉及使用油水混合物或蒸发液体以在干燥表面上产生阵列。两种技术也适用于支持水性化学反应,这是一个主要目标 Bruce Drinkwater. 他开发了新技术的物理学家,工程师和化学家团队。

凝聚和聚结

液滴形成过程从聚合物PDDA的水溶液和三磷酸(ATP)的生物分子腺苷的水溶液开始。静电相互作用使这两种材料通过过程将其凝聚成微小的纳米尺寸的液滴“coacervation”。当使用压电换能器在液体中在液体中产生2D超声驻波时,液滴移动到驻波的节点,在那里它们聚结并生长直至它们直径约为50-100μm。

液滴的均匀性是惊人的
布鲁斯饮水店,布里斯托尔大学

结果是相同液滴的方形格子(见上面的图像)。“液滴的均匀性是惊人的,” says Drinkwater. “I’M SELCRINCED这项技术将在下一代实验室应用中有许多应用。”

通过调整超声信号,团队能够将一列液滴变为PDDA / ATP的实线,然后再次回到一列液滴中。研究人员可以控制液滴的大小和它们之间的间距。他们还表明,可以用宽范围的物质装载液滴,包括蛋白质,酶,DNA和甚至微米尺寸的固体颗粒。

局部化学

在一组实验中,该团队将染料引入罐的一侧,随着阵列的化学扩散而被观察以产生浓度梯度。例如,可以使用这种实验,以研究不同浓度化学物质对液滴内容物的影响。该团队还表明,当将几种不同的添加剂引入阵列的不同位置时,物质倾向于在液滴区域内局部化。这可用于创建阵列,其中不同的液滴包含不同的化学物质。

Drinkwater告诉 physicsworld.com. 该团队现在正在研究如何使用超声创建液滴的3D格子。他还说,它正在努力使系统的超声组件更加强大地对所用的化学品 - 在系统可以商业化之前必须进行的东西。该团队还在研究水滴数量如何用于模拟生物电池如何使用化学品互相沟通。这将涉及使液滴通过创造与活细胞中存在的类似物的结构更加复杂。

研究描述了 自然通信.

  • 哈米什约翰斯顿对布鲁斯饮水店有关超声的物理学。您可以听那个对话并观察声学的视频“tractor beam” 这里.

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