Ultra Hızlı Silikon Filtre
Rochester Üniversitesi'ndeki araştırmacıların bu haftaki raporuna göre, birkaç nanometre kalınlığındaki gözenekli bir silikon membran, sıvıları ve boyut olarak birbirine çok yakın olan molekülleri hızla filtreleyebilir. Doğa . Yeni zar, araştırma ve ilaç keşfinde kullanım için verimli protein saflaştırmasına yol açabilir. Ayrıca, kanın yapay olarak saflaştırılması olan kan diyalizi için kullanılan mevcut membranlardan yaklaşık 10 kat daha hızlı hareket edebilir. Ek olarak, zar, DNA ve proteinleri incelemek için kullanılan mikroakışkan cihazlarındaki molekülleri ayırmak için bir filtre ve nörolojik kök hücrelerin büyümesi için bir substrat olarak kullanılabilir.
160 nano gözenekli silikon membranlı bir silikon gofret. Her 15 nanometre kalınlığında, 200 x 200 mikrometre karelik zar, gofrete desenli 160 karenin merkezindedir.
Halihazırda proteinleri filtrelemek için kullanılan polimer bazlı membranlar tipik olarak birçok mikrometre kalınlığındadır ve süngere çok benzeyen ayrıntılı bir gözenek yapısına sahiptir. [Filtrasyon] daha uzun sürüyor çünkü geçmesi gereken çok daha uzun mesafe var ve gözenekler kıvrımlı, diyor Philippe Musluk , araştırmayı yöneten Rochester Üniversitesi'nde elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü. Ve geçmesi gerekenlerin adil bir kısmı sonsuza kadar zarda sıkışmış kalır. Araştırmacılar sonunda içeride bulunan daha küçük protein moleküllerini kaybederler, diyor James McGrath Rochester'da biyomedikal-mühendislik profesörü ve yazarlarından biri olan Doğa kağıt.
Yeni zar 15 nanometre kalınlığındadır, bu nedenle içinden geçen molekülleri yakalamadan daha hızlı filtreler; bu, araştırmacıların hem daha büyük hem de daha küçük proteinleri korumak istiyorsa önemlidir. McGrath, bir molekül zara ulaştığında bir adım atıyor ve arka tarafta, diyor.
Membranları yapmak için araştırmacılar, entegre devre yongaları oluşturmak için kullanılan araçları kullanıyor. Bu, filtrelerin, bilim adamlarının ilgilendikleri belirli bir proteini biyolojik bir sıvı örneğinden ayırmak istediklerinde faydalı olabilecekleri, protein araştırmaları için kullanılan silikon bazlı mikroakışkan cihazlara entegre edilmesini kolaylaştırmalıdır. Araştırmacılar, önce bir silikon levha üzerine üç ince katmandan oluşan bir yığını (iki silikon dioksit katmanı arasına sıkıştırılmış amorf bir silikon katmanı) koyarak membranları yaptılar. Gofretin 700 ºC'den daha yüksek sıcaklıklara maruz bırakılması amorf silikonu kristalize eder ve gözenekler oluşturur. Daha sonra araştırmacılar, nano gözenekli zarın her iki tarafında 200 mikrometre olan küçük karelerini ortaya çıkarmak için gofret ve silikon dioksit katmanlarını aşındırıyor. Sıcaklık, gözenek çapını kontrol ederek araştırmacıların zarlara ince ayar yapmasına olanak tanır: 715 ºC'de zarın ortalama gözenek boyutu 7 nanometre iken, 729 ºC'de ortalama yaklaşık 14 nanometredir.
McGrath, zarın nörolojik kök hücrelerin kültürü için iyi bir substrat olacağını söylüyor. Bazı yardımcı hücreler, kök hücreleri besler ve onları nöronlara dönüşmeye ikna eder. Nöronlardan saf bir kültür elde etmek için araştırmacılar, kimyasal alışverişine izin verirken yardımcı hücreleri kök hücrelerden fiziksel olarak ayırmanın yollarını arıyorlar. McGrath, [yeni zar ile] ayrılacakları mesafenin kabaca kendi plazma zarlarıyla aynı boyutta olacağını söylüyor. Gözenekler, bir sinyal molekülünün çok hızlı bir şekilde yayılmasına izin verecektir.
Araştırmacılar, daha dar bir gözenek çapı aralığı nedeniyle, silikon membranların, mevcut sünger benzeri filtrelerle mümkün olandan çok daha yakın boyutta olan proteinleri ayırabileceğine inanıyorlar. İnsan vücudunda çok önemli işlevlere hizmet eden binlerce farklı protein vardır ve tek bir proteini ayırmak, yapısını ve işlevini anlamanın anahtarıdır. Fauchet, daha dar bir gözenek çapı aralığı tasarlayarak, araştırmacıların proteinlerin yüzde 100 ayrılmasını, hatta boyutları birbirine yakın olanları bile elde edebileceğini söylüyor.
Laboratuvar testlerinde, bir çözelti içindeki bir nanometre genişliğindeki boya molekülleri, ticari bir kan diyaliz zarından 10 kat daha hızlı nano gözenekli zardan geçer. Araştırmacılar, zarı daha güçlü hale getirmeyi planlıyorlar - inç kare başına 15 pound'luk bir basınca dayanabiliyorlar - böylece daha fazla molekülü itebiliyorlar ve potansiyel olarak diyaliz hızını ticari membranlara göre 100 kat artırabiliyorlar.
Ancak bazı uzmanlar, zarın protein saflaştırma ve kan diyalizi gibi büyük ölçekli uygulamalar için yararlı olup olmayacağını söylemek için henüz çok erken olduğunu düşünüyor. Ultra ince zarın dezavantajı, tekniği kullanarak geniş alanlı zarlar yapmanın zor olmasıdır, diyor Andrew Zydney , Penn State Üniversitesi'nde kimya mühendisliği profesörü. Biyoteknoloji endüstrisindeki mevcut protein saflaştırma sistemlerinin 100 metrekarelik zarı etkin bir şekilde kullandığını söylüyor. Zydney, yeni membran 10 kat daha hızlı filtrelese de, yani aynı miktarda sıvıyı 10 kat daha küçük bir alanla filtreleyebiliyor olsa bile, hala yaklaşık 10 metrekare silikon membrandan bahsediyorsunuz, diyor Zydney. Bunun uygun maliyetli bir şekilde yapılabileceğine ikna olmadım.saklamak