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新型柔性活液晶问世 有望提高生物传感器性能

发布时间: 2014-02-18 10:06:55   作者:本站编辑   来源: http://tech.ifeng.com/discovery/front/detail_2014_02/24/34113752_0.shtml   浏览次数:

      最近,美国俄亥俄州肯特州立大学和伊利诺斯州阿尔贡国家实验室合作,把活细菌和无生命的溶致液晶(LLCs,一种包含溶剂化合物在内的两种或多种化合物形成的液晶)结合在一起,开发出一种新型主动材料——活液晶,有望提高生物传感器性能,在疾病早期诊断方面很有前景。研究小组将在2月15日至19日于旧金山召开的生物物理学协会第58届年会上提交他们的报告。

       活细菌在水基无毒的液晶中游泳,细菌和液晶之间的互动作用形成了一种新型软物质:活液晶。活液晶是活生物与机械材料的混合,是一种新兴的柔性工程复合材料,能在外部刺激下运动并改变自身结构和性质,而且能像真正的生物似的,从环境中吸取能量转化存储,用来驱动整个系统运动。从仿生微型机器、传感器到自组装微型机器人,这种功能在许多应用中都非常关键。

      此外,活液晶还有着极佳的光学属性。它能提供一种媒介,能放大微米和纳米水平的微小反应,这是分子和病毒相互作用的层面,并能对这些反应进行光学探测和分析。这些特性让生物液晶非常适合用于制造传感设备,监测癌症生长、感染等生物生理过程。在本研究中,通过液晶双折射,只需一台简单的偏振显微镜,就能清晰看到24纳米粗细的细菌鞭毛(人头发的1/4000)的旋转运动。

       研究人员指出,通过控制系统中的可变因素,比如细菌能获得的氧气量、混合物浓度或温度,可以控制和引导细菌主动运动。由此带来一个新的设计方向:制造微流生物传感器。疾病初期最容易治愈,早期诊断能让大部分疾病得到经济有效的治疗。而微流技术作为一种疾病初期的探测手段,也变得越来越重要。

    “据我们所知,在以往的实验物理学中还没有人做过这样的系统工作。”肯特州立大学博士生周双(音译)说,“这种新材料有许多潜在的应用,但目前最直接的用途是用来设计新型生物传感器。这只是从一个打开了的宝库中刚掘出第一桶金,还有更多事情等着去做。”

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