211service.com
Īpaši ātrs silīcija filtrs
Poraina silīcija membrāna, kas ir dažus nanometrus bieza, var ātri filtrēt šķidrumus un atdalīt molekulas, kuru izmērs ir ļoti tuvs, šonedēļ ziņo Ročesteras universitātes pētnieki. Daba . Jaunā membrāna varētu novest pie efektīvas olbaltumvielu attīrīšanas izmantošanai pētniecībā un zāļu atklāšanā. Tas varētu darboties arī aptuveni 10 reizes ātrāk nekā pašreizējās membrānas, ko izmanto asins dialīzē, mākslīgai asins attīrīšanai. Turklāt membrānu var izmantot kā filtru, lai atdalītu molekulas mikrofluidikas ierīcēs, ko izmanto DNS un olbaltumvielu pētīšanai, un kā substrātu neiroloģisko cilmes šūnu audzēšanai.
Silīcija vafele ar 160 nanoporainām silīcija membrānām. Katra 15 nanometru biezā, 200 x 200 mikrometrus lielā membrāna atrodas 160 kvadrātu centrā, kas rakstīts vafelē.
Pašlaik proteīnu filtrēšanai izmantotās membrānas, kuru pamatā ir polimēri, parasti ir daudzu mikrometru biezas, un tām ir sarežģīta poru struktūra, līdzīgi kā sūklim. [Filtrēšana] prasa ilgāku laiku, jo ir jāiziet daudz lielāks attālums un poras ir savītas, saka Filips Fošē , Ročesteras Universitātes elektrotehnikas un datortehnikas profesors, kurš vadīja pētījumu. Un liela daļa no tā, kas jāiziet cauri, paliek uz visiem laikiem iestrēdzis membrānā. Pētnieki galu galā zaudē mazākās olbaltumvielu molekulas, kas atrodas iekšpusē, saka Džeimss Makgrets , biomedicīnas inženierijas profesors Ročesterā un līdzautors Daba papīrs.
Jaunā membrāna ir 15 nanometrus bieza, tāpēc tā filtrējas ātrāk, neaizķerot molekulas, kas tai iet cauri, kas ir svarīgi, ja pētnieki vēlas saglabāt gan lielākās, gan mazākās olbaltumvielas. Kad molekula nokļūst membrānā, tas aizņem vienu soli, un tā atrodas aizmugurē, saka Makgrets.
Lai izgatavotu membrānas, pētnieki izmanto rīkus, ko izmanto, lai izveidotu integrālās shēmas mikroshēmas. Tam vajadzētu atvieglot filtru integrēšanu silīcija bāzes mikrofluidiskās ierīcēs, ko izmanto proteīnu pētīšanai, kur tie būtu noderīgi, ja zinātnieki vēlētos atdalīt noteiktu interesējošo proteīnu no bioloģiskā šķidruma parauga. Pētnieki izveidoja membrānas, vispirms uz silīcija plāksnītes uzklājot trīs plānu slāņu kaudzi - amorfu silīcija slāni, kas iestiprināts starp diviem silīcija dioksīda slāņiem. Pakļaujot vafeles temperatūrai, kas augstāka par 700 ºC, amorfais silīcijs kristalizējas un veido poras. Pēc tam pētnieki iegravē vafeles un silīcija dioksīda slāņus, lai atklātu mazus nanoporainās membrānas kvadrātus, kas katrā pusē ir 200 mikrometri. Temperatūra kontrolē poru diametru, ļaujot pētniekiem precīzi noregulēt membrānas: pie 715 ºC membrānas vidējais poru izmērs ir 7 nanometri, savukārt pie 729 ºC vidējais poru izmērs ir aptuveni 14 nanometri.
McGrath saka, ka membrāna būtu labs substrāts neiroloģisko cilmes šūnu kultivēšanai. Dažas palīgšūnas baro cilmes šūnas un pierunā tās pārvērsties par neironiem. Lai iegūtu tīru neironu kultūru, pētnieki meklē veidus, kā fiziski atdalīt palīgšūnas no cilmes šūnām, vienlaikus ļaujot tām apmainīties ar ķīmiskām vielām. [Izmantojot jauno membrānu] attālums, ar kādu viņi tiks atdalīti, būs aptuveni tāds pats kā viņu pašu plazmas membrāna, saka Makgrets. Poras ļaus signalizācijas molekulai ļoti ātri izkliedēties.
Pētnieki uzskata, ka šaurāka poru diametra diapazona dēļ silīcija membrānas varētu atdalīt proteīnus, kuru izmērs ir daudz tuvāks, nekā tas ir iespējams ar pašreizējiem sūkļveida filtriem. Cilvēka organismā ir tūkstošiem dažādu proteīnu, kas pilda būtiskas funkcijas, un atsevišķa proteīna atdalīšana ir būtiska, lai izprastu tā struktūru un funkcijas. Fošē saka, ka, izstrādājot šaurāku poru diametru diapazonu, pētnieki var iegūt 100% olbaltumvielu atdalīšanu - pat tos, kas ir tuvu izmēram.
Laboratorijas pārbaudēs vienu nanometru platas krāsvielu molekulas šķīdumā iziet cauri nanoporainajai membrānai 10 reizes ātrāk nekā caur komerciālu asins dialīzes membrānu. Pētnieki plāno padarīt membrānu stiprāku — tā var izturēt spiedienu 15 mārciņas uz kvadrātcollu, lai tās varētu izspiest cauri vairāk molekulu, potenciāli uzlabojot dialīzes ātrumu par 100 reizēm, salīdzinot ar komerciālajām membrānām.
Tomēr daži eksperti uzskata, ka ir pāragri teikt, vai membrāna būs noderīga liela mēroga lietojumiem, piemēram, olbaltumvielu attīrīšanai un asins dialīzei. Īpaši plānās membrānas trūkums ir tāds, ka, izmantojot šo tehniku, ir grūti izgatavot lielas platības membrānas, saka. Endrjū Zidnijs , ķīmiskās inženierijas profesors Penn State University. Pašreizējās olbaltumvielu attīrīšanas sistēmas biotehnoloģiju nozarē efektīvi izmanto 100 kvadrātmetrus membrānas, viņš saka. Pat ja jaunā membrāna filtrē 10 reizes ātrāk, kas nozīmē, ka tā var filtrēt tādu pašu šķidruma daudzumu ar 10 reizes mazāku laukumu, jūs joprojām runājat par 10 kvadrātmetriem silīcija membrānu, saka Zidnijs. Es neesmu pārliecināts, ka to var izdarīt rentabli.