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超灵敏纳米探测装置能“听”到细胞跳动

发布时间:2021-09-04 人气:

本文摘要:美国加州大学圣地亚哥分校研究人员研发出有一种超强灵敏观测装置,其灵敏度要高达原子力显微镜10倍,需要搜集并分析黯淡的力和声音。他们5月15日公开发表在《大自然·光子学》杂志上的论文称之为,这一装置可以感受到细菌移动产生的力量,能“听得”到心肌细胞跳动的声音。该装置是一种直径只有人类头发直径百分之一的纳米光纤,由极薄的二氧化锡纤维做成,表面涂抹上聚乙二醇薄层,并嵌有金纳米粒子。其工作原理是:当被光线太阳光时,金纳米粒子不会与光相互作用,将光衍射。

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美国加州大学圣地亚哥分校研究人员研发出有一种超强灵敏观测装置,其灵敏度要高达原子力显微镜10倍,需要搜集并分析黯淡的力和声音。他们5月15日公开发表在《大自然·光子学》杂志上的论文称之为,这一装置可以感受到细菌移动产生的力量,能“听得”到心肌细胞跳动的声音。该装置是一种直径只有人类头发直径百分之一的纳米光纤,由极薄的二氧化锡纤维做成,表面涂抹上聚乙二醇薄层,并嵌有金纳米粒子。其工作原理是:当被光线太阳光时,金纳米粒子不会与光相互作用,将光衍射。

这些光信号以特定的强度经常出现,可以用传统显微镜仔细观察到。当光纤被置放所含活细胞的溶液中时,来自细胞的力或声波不会碰撞金纳米粒子,将它们跳入聚乙二醇涂层,从而更加相似光纤,粒子与光的相互作用不会更加反感,产生的光信号不会更加强劲。

通过对光信号展开分析,研究人员可检测出有光纤从周围细胞掉落的力或声音的强度。当这一装置被摆放在所含活幽门螺旋杆菌的溶液中时,它可以检测到160飞牛顿(10万亿分之一牛顿)的力,这也是幽门螺旋杆菌在肠道中移动产生的力量。

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而若把其摆放在小鼠心肌细胞的培养液中,它能检测到心肌细胞跳动的声音,这比人耳所能听见的最强音量还要较低1000倍。该装置的关键是聚乙二醇涂层,它就像一个弹簧垫,要充足灵敏才能被细胞产生的黯淡的力或声波传输到有所不同的厚度。而这一涂层是可以调整的:如果想测量更大的力,可以用于更加软的涂层;如果要测量的力较小,则可以用于像水凝胶一样的较软涂层。

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研究人员回应,作为一种超强灵敏的纳米机械观测工具,新的装置为研究一些黯淡力获取了有力反对。它不仅需要搜集黯淡的力和声音,还可以对其展开分析;不仅比原子力显微镜更加灵敏,也比原子力显微镜更加小巧。他们计划用于这种纳米光纤来测量单个细胞的生物活性和机械不道德;提高这种光纤的“听力”,以创立超强灵敏的生物听诊器,并用作研发新的光学技术。


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