Новости химической науки > Бабочки подсказали идею новых зондов

Исследователи из США разработали гибкий зонд для отбора крошечных объемов жидких проб, взяв в качестве инженерной идеи строение хоботка бабочек. Для отбора образцов опасных жидкостей новый зонд может управляться дистанционно.

Исследователи из группы Константина Корнева (Konstantin Kornev) из Университета Клемсона поставили пред собой задачу создания системы отбора исключительно небольших количеств жидкости. Желательно было бы, чтобы проба была бы гибкой и простой в использовании. После наблюдения за питанием бабочек и изучения строения хоботков этих насекомых исследователи решил создать искусственную версию хоботка насекомых.

Корнев отмечает, что в составе хоботка бабочек существует два типа пор – очень маленькие для забора жидкости, и большие по размеру, с помощью жидкость поднимается по хоботку примерно так, как мы забираем жидкую пробу с помощью пипетки. Для создания подобия этой системы исследователи взяли «связку» пористых полимерных волокон и сплели их в единую нить с помощью специально модифицированной для получения нового пробоотборника методики электропрядения.

Новую систему отбора проб можно считать «синтетически воссозданным» хоботком балочки. (Рисунок из Nanoscale, 2011, DOI: 10.1039/c1nr10773a)

Электропрядение основано на введении заряда в жидкую среду с последующим ускоряющимся ее перемешиванием за счет перехода от высокого значения электрического потенциала до низкого значения потенциала – в результате такой обработки образуются длинные волокна. Модификация классического электропрядения, проделанная исследователями из группы Корнева, заключалась в том, что образующиеся волокна собирали с помощью двух вращающихся в противоположном направлении щеток, которые сразу сплетали отдельные волокна в нить. По словам Корнева, самым сложным было подобрать условия, позволяющие объединять отдельные волокна в нить с нужными свойствами – необходимо было, чтобы относительно большие по размеру поры между отдельными волокнами могли играть роль капилляров, а малые поры в отдельных нитях могли быстро отбирать пробу.

Для управления новой системой отборы пробы и облегчения ее ориентации на соответствующую цель – каплю жидкости или даже единичную клетку или железу исследователи из группы Корнева внедрили в пористый полимер магнитные частицы, позволяющие управлять искусственным хоботком с помощью магнитного или электрического поля. Гибкость нового устройства позволяет прикрепить его к микрокапиллярной системой, позволяющей отбирать пробы из труднодоступных участков – определенных элементов мест преступления или просто опасных жидкостей.

Джошуа Эдель (Joshua Edel), эксперт по нанобиотехнологии из Имперского Колледжа Лондона отмечает, что исследователи из группы Корнева впервые получили нанопористые гибкие зонды, работающие по принципу хоботков насекомых, а, поскольку технология создания пробоотборника воспроизводима, проблем с коммерциализации нового метода отбора проб не должно быть.

Источник: Nanoscale, 2011, DOI: 10.1039/c1nr10773a

метки статьи: #аналитическая химия, #нанотехнологии, #химическая технология, #химия поверхности, #химия полимеров