Звуковые волны создают водовороты для сбора наночастиц — признаков заболеваний
Инженеры-механики из Университета Дьюка продемонстрировали крошечный водоворот, способный концентрировать наночастицы, используя только звук. Эта инновация может собирать белки и другие биологические структуры из образцов крови, мочи или слюны для будущих диагностических устройств.
Ранняя диагностика критически важна, но обнаружение первых признаков болезни часто затруднено. Чтобы выделить их, необходимо сконцентрировать редкие белки, антитела или другие биомаркеры из малых образцов биологических жидкостей.
В новом исследовании учёные соединили небольшой акустический преобразователь со стеклянным цилиндром, чтобы создать водоворот, захватывающий эти наночастицы в свой вихрь. Система перспективна для новых диагностических устройств, так как она компактна, недорога, энергоэффективна и не изменяет свойства захваченных частиц.
Результаты опубликованы онлайн 25 января 2017 года в журнале American Chemical Society Nano.
Как это работает
Технология основана на расчёте и управлении двумя силами, связанными со звуковыми волнами: акустическим излучением и акустическим течением.
- Небольшой акустический преобразователь на 5 вольт создаёт стоячую звуковую волну, направленную на длинную тонкую стеклянную пробирку.
- Поскольку пробирка перпендикулярна звуковой волне, а команда Тони Хуана точно настроила их друг на друга, вибрации в стекле создают устойчивый вихрь вдоль оси пробирки.
- Этот водоворот засасывает любые частицы, взвешенные в тестовой жидкости (например, из образцов крови или мочи), в то время как акустическое излучение удерживает их там.
Перспективы
Цель исследователей — создать небольшое диагностическое устройство размером с мобильный телефон, которое могло бы автономно разделять биомаркеры из образцов. С помощью этой вихревой технологии биомаркеры можно будет сконцентрировать достаточно для обнаружения простой камерой, подобной тем, что есть в современных сотовых телефонах.
Дальнейшие планы включают работу над другими компонентами такого устройства и сотрудничество с учёными Duke Health для тестирования новой вихревой технологии в диагностике заболеваний.