• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Polacy i Francuzi opracowali nowatorską metodę gromadzenia biopróbek

    13.06.2011. 00:11
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Zespół polskich i francuskich naukowców opracował nowatorską metodę gromadzenia biopróbek. W ich doświadczeniu mała kropla, sterowana polem elektrycznym, przemieszcza się po odpowiedniej powierzchni, zgarniając z niej wirusy, bakterie i cząsteczki białek. Prace nad mikrokroplami prowadzą badacze z Instytutu Chemii Fizycznej (IChF) PAN oraz z francuskich: Instytut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie oraz Institut de Recherche Interdisciplinaire. Badania opublikowano w prestiżowym czasopiśmie "Lab on a Chip".

    Jak w przesłanym PAP komunikacie wyjaśnia IChF PAN, wyniki testów mogą wpłynąć na rozwój mikroukładów do analiz chemicznych, zwłaszcza przeznaczonych do badania biologicznych zanieczyszczeń w powietrzu.

    IChF tłumaczy, że przyszłością chemii są miniaturowe urządzenia służące do prowadzenia reakcji i analiz chemicznych. Budowa układów tego typu, popularnie nazywanych "laboratoriami na czipach" (lab on chip), stawia przed konstruktorami poważne wyzwania. "Można zrobić świetny mikroukład do analiz, ale żeby pracował, trzeba mu jeszcze w odpowiedni sposób przygotować próbkę" - mówi dr Martin Joensson-Niedziółka z IChF PAN.

    Jednym z problemów współczesnych chemików jest m.in. przygotowanie bardzo małych próbek. Próbka taka może się np. składać z bakterii i wirusów zawieszonych w wodzie. Aby jednak próbka była właściwa, stężenie tych biozanieczyszczeń powinno być odpowiednio duże. Dr Joensson-Niedziółka wyjaśnia, że jeśli powierzchnię, na której znajdują się wybrane mikroorganizmy zwyczajnie przemyje się wodą i z tej wody przygotuje próbkę, to stężenie biozanieczyszczeń będzie zbyt małe.

    Aby uzyskać duże stężenia w małych próbkach, polscy i francuscy naukowcy wykorzystali krople wody o objętości zaledwie mikrolitra, których ruchem daje się sterować.

    Kroplę taką wprowadza się między dwie płytki: dolną, na której wcześniej elektrostatycznie osadzono zanieczyszczenia, oraz górną, pokrytą m.in. układem małych elektrod. Wykorzystując zjawisko zwane elektrozwilżaniem i odpowiednio przykładając napięcie, kroplę można precyzyjnie przesuwać po powierzchni. W ten sposób daje się zaledwie w jednej kropli zebrać biozanieczyszczenia z całej płytki.

    "Dodatkową zaletą metody jest to, że pobrana próbka znajduje się od razu w stanie ciekłym, wymaganym przez wiele metod pomiarowych. Co więcej, ponieważ ruch mikrokropli jest łatwy do kontrolowania, znika problem z dostarczaniem próbki do dalszych podzespołów +laboratorium na czipie+" - informuje IChF PAN.

    Wcześniejsze publikacje o mikrokroplach opisywały proces zbierania z powierzchni kuleczek lateksowych o różnych rozmiarach. Przed badaniami polsko-francuskiego zespołu nie było jasne, czy mikrokrople będą równie efektywnie zbierały rzeczywiste biozanieczyszczenia, takie jak przetrwalniki bakterii czy wirusy.

    W polsko-francuskich badaniach użyto mikrourządzenia zbudowanego przez grupę francuską, a do prób wykorzystano nieaktywny wirus - bakteriofag MS2, przetrwalniki bakterii Bacillus atrophaeus oraz albuminy jaja kurzego. Biopróbki osadzono na dwóch różnych powierzchniach. Jedną z nich była powierzchnia hydrofobowa (odpychająca cząsteczki wody), pokryta substancją przypominającą teflon. Druga została zbudowana z nanodrutów długości mikrometra, a jej właściwości hydrofobowe były zbliżone do tych, z których słyną liście lotosu. Powierzchni tego typu - superhydrofobowej - nie badano dotychczas w żadnych mikroukładach wykorzystujących zjawisko elektrozwilżania.

    Jak napisano w komunikacie, w doświadczeniach przeprowadzonych z wirusami rodzaj powierzchni, na której się znajdowały, nie wpływał w istotny sposób na efektywność czyszczenia mikrokroplami (wynosiła 98-99 proc.). Inaczej sytuacja wyglądała dla sporów i cząsteczek białek. Wysoki procent oczyszczenia powierzchni stwierdzono dla nich tylko na powierzchni superhydrofobowej (odpowiednio 99 proc. i 92 proc.), podczas gdy na powierzchni hydrofobowej wartości były wyraźnie niższe (46 proc. i 71 proc.).

    Wyniki pokazują, że efektywność oczyszczania powierzchni mikrokroplami silnie zależy zarówno od rodzaju zbieranych drobin, jak i od własności hydrofobowych samych powierzchni. "Każdy, kto za pomocą mikrokropel chce efektywnie zbierać biopróbki różnych typów, powinien stosować powierzchnie superhydrofobowe" - podsumowuje dr Joensson-Niedziółka.

    PAP - Nauka w Polsce

    lt/ agt/bsz


    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Hemaglutynina (w skrócie H lub HA) – glikoproteina o właściwościach antygenowych znajdująca się na powierzchni wirusów grypy (a także innych bakterii i wirusów). Funkcją tego białka jest przyłączenie cząsteczki wirusa do powierzchni infekowanej komórki. Nazwa hemaglutynina pochodzi od zdolności tej glikoproteiny do powodowania aglutynacji (zlepiania się ze sobą) erytrocytów. Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (w skrócie IChF PAN) instytut naukowy Polskiej Akademii Nauk z siedzibą w Warszawie. Obecnie tematyka badań w IChF jest skoncentrowana wokół aktualnych problemów fizykochemii. Jednostka ma prawo do nadawania stopnia naukowego doktora oraz doktora habilitowanego w zakresie chemii. Wektor powierzchni jest to wektor (właściwie pseudowektor, ponieważ jego zwrot może być umowny) o wartości równej polu powierzchni i o kierunku prostopadłym do tej powierzchni. Dla powierzchni o zorientowanym brzegu zwrot wektora powierzchni określa reguła śruby prawoskrętnej. Wektor ten można określić dla dowolnej płaskiej ograniczonej powierzchni.

    Zagęszczenie populacji – liczba osobników przypadających na jednostkę powierzchni terenu. Można ją również definiować podając biomasę osobników na jednostce powierzchni. W wielu przypadkach zamiast jednostki powierzchni podaje się jednostkę objętości (powietrza lub wody) – dla organizmów egzystujących w tych środowiskach. Datowanie metodą badania racemizacji aminokwasów - metoda datowania względnego kalibrowanego próbek pochodzenia organicznego, użyta po raz pierwszy na początku lat siedemdziesiątych XX wieku. Metoda nowa pozostająca w fazie prób. Może być stosowana do 100 000 lat wstecz, a do przeprowadzenia wystarczy próbka o wadze 10g. Proces racemizacji polega na przekształceniu aminokwasów, będących produktem rozpadu białek w próbie w ich enancjomery (z naturalnie występujących w białkach aminokwasów L w ich enancjomery D, aż do utworzenia mieszaniny racemicznej). W metodzie bada się jak duży procent aminokwasów w próbce uległ racemizacji, zakładając, że w momencie zerowym (próbka żywa) 100% aminokwasów było w formie L. Szybkość racemizacji zależy od rodzaju aminokwasów, temperatury i innych cech próbki, dlatego metoda ta ogranicza się do poszczególnych stanowisk i musi być kalibrowana metodą radiowęglową.

    Limfocyt Tγδ (gamma delta) – limfocyt T z receptorem γδ - subpopulacja limfocytów T o charakterystycznej budowie receptora TCR w skład którego wchodzą łańcuchy γ oraz δ. Uczestniczy w odpowiedzi przeciwzakaźnej oraz przeciwnowotworowej oraz w regulacji odpowiedzi immunologicznej wydzielając min. INF-γ. Ponadto rozpoznaje białka szoku cieplnego, fosfoantygeny, alkilaminy wytwarzane przez wiele bakterii oraz cząsteczki MICA i MICB wytwarzane przez komórki zakażone wirusami. Większość tych komórek posiada na swojej powierzchni cząsteczki CD8, a tylko nieliczne CD4. Limfocyt Tγδ (gamma delta) – limfocyt T z receptorem γδ - subpopulacja limfocytów T o charakterystycznej budowie receptora TCR w skład którego wchodzą łańcuchy γ oraz δ. Uczestniczy w odpowiedzi przeciwzakaźnej oraz przeciwnowotworowej oraz w regulacji odpowiedzi immunologicznej wydzielając min. INF-γ. Ponadto rozpoznaje białka szoku cieplnego, fosfoantygeny, alkilaminy wytwarzane przez wiele bakterii oraz cząsteczki MICA i MICB wytwarzane przez komórki zakażone wirusami. Większość tych komórek posiada na swojej powierzchni cząsteczki CD8, a tylko nieliczne CD4.

    Wodny test Rayleygha – test na płaskość i równość powierzchni materiału. Polega na tym, że na powierzchnię zwierciadła lub innego przedmiotu odbijającego światło, rozlewana jest cienka warstwa wody. Dzięki interferencji promieni odbitych od powierzchni zwierciadła z promieniami odbitymi od powierzchni wody, powstaje obraz interferencyjny. Układ ciemnych i jasnych prążków w tym obrazie jest bardzo czuły na grubość warstewki wody. Równoległy układ prążków świadczy o stałej grubości tej powłoki czyli płaskości zwierciadła. Każde odstępstwo od tej równoległości jest informacją o zaburzeniach występujących na powierzchni zwierciadła. Fala kapilarna (fale napięcia powierzchniowego) – fala na powierzchni dwóch płynów - dwóch cieczy (np. wody i oleju) lub na powierzchni cieczy i gazu (np. wody i powietrza) - której siłą przywracającą powierzchnię do położenia równowagi są siły napięcia powierzchniowego. Fale kapilarne na wodzie są także nazywane zmarszczkami na wodzie.

    Refleks słońca (ścieżka słońca) na wodzie jest zjawiskiem odbicia słońca od powierzchni wody, w szczególności od powierzchni morza lub oceanu, obserwowanym z dużej wysokości nad oceanem. Poza obszarami refleksu woda jest widziana na zdjęciach jako ciemny obszar.

    Deszcz – opad atmosferyczny dosięgający powierzchni Ziemi w postaci kropel wody o średnicy większej od 0,5 mm. Gdy krople są mniejsze niż 0,5 mm opad taki nazywa się mżawką. Opad nie sięgający powierzchni Ziemi nazywa się virgą.

    Transmisyjny mikroskop elektronowy (ang:Transmission Electron Microscope) - rejestrowane są elektrony przechodzące przez próbkę. Próbką w takim mikroskopie musi być cienką płytką o grubości mniejszej od 0,1 mikrometra. Przygotowanie takiej próbki jest trudne i znacznie ogranicza zastosowania mikroskopu. Fala kulista - fala, której powierzchnie falowe mają kształt współśrodkowych powierzchni kulistych. Środek tych powierzchni nazywamy środkiem fali. Tego typu fale wzbudzane są w jednorodnym ośrodku izotropowym przez pojedyncze źródło punktowe. Funkcja opisująca drgania dla skalarnej fali kulistej jest postaci:

    Połyskomierz to urządzenie pomiarowe do mierzenia połysku, mające zastosowanie w różnych dziedzinach gospodarki. Zasada działania połyskomierza polega na tym, że urządzenie emituje strumień białego, niespolaryzowanego światła pod określonym kątem mierzonym pomiędzy prostą równoległą do strumienia światła a prostą prostopadłą do badanej powierzchni. Spotyka się urządzenia o geometrii 20°, 45°, 60°, 75°, 85°. Geometria w tym przypadku oznacza kąt emisji światła mierzony do badanej powierzchni. Strumień światła odbija się od mierzonej powierzchni i dostaje się do urządzenia pomiarowego, które mierzy jego natężenie; im mniejsza jest różnica między natężeniem światła emitowanego, a odbitego (przy tej samej geometrii) tym jest większy połysk. Wynikiem pomiaru jest część (podana w %) ilości światła emitowanego (czyli ze 100 %) przez połyskomierz. Często procent (%) dla uproszczenia zamienia się na punkty (pkt). Dla otrzymania poprawnych rezultatów pomiarowych stosuje się zasadę: dla wysokiego połysku stosuje się niską geometrię pomiarów (kąt 20°), a dla powierzchni o słabym połysku, matowych, wysoką geometrię (kąt 85°). Podstawowe standardy mierzenia połysku określone są w normach: ASTM D 2457, DIN EN ISO 2813 i DIN 67530. Powierzchnia właściwa - (ang. specific surface area) - parametr skalarny wyrażający wielkość powierzchni substancji (ciała stałego) przypadającej na jego ilość. W zależności od tego jak rozumie się termin ilość substancji spotkać można rozmaite definicje powierzchni właściwej.

    Chemia powierzchni – interdyscyplinarny dział z pogranicza chemii i fizyki, który bada zjawiska fizykochemiczne zachodzące na granicy faz ciała stałego, cieczy oraz gazów. Wyniki tych badań znajdują szereg zastosowań, stanowiąc bazę teoretyczną dla katalizy heterogenicznej, produkcji układów scalonych na powierzchni płytek krzemowych, ogniw paliwowych, opracowywanie środków powierzchniowo czynnych (farb, lakierów, klejów), ma też kluczowe znaczenie przy zapobieganiu korozji. Chemia powierzchni jest także silnie powiązana z badaniami materiałowymi. Metalograficzne badania mikroskopowe - wykonane są w celu zbadania mikrostruktury metali przeprowadza się najczęściej za pomocą mikroskopu optycznego, stosując powiększenia od około 20 – 1800 - krotnych. Stosowany do badań metali mikroskop, zwany mikroskopem metalograficznym, różni się od powszechnie znanych mikroskopów biologicznych, gdyż umożliwia obserwacje próbki w świetle odbitym od jej powierzchni. Wynika to stąd, że próbki metali – nawet najcieńsze – są nieprzeźroczyste i nie można dlatego stosować do ich oświetlania światła przechodzącego przez preparat. Stąd konieczność szlifowania i polerowania powierzchni metalu do lustrzanego połysku. Próbkę metalu przygotowaną do obserwacji mikroskopowych nazywamy szlifem lub zgładem metalograficznym.

    Czerpak Patalasa, czerpacz Patalasa – przyrząd do pobierania wody z określonej głębokości w celu analizy jej właściwości fizyczno-chemicznych. Rodzaj batometru. Ma kształt prostopadłościanu, standardowo o wymiarach 10 × 10 × 50 cm. Jest spuszczanym na uwięzi naczyniem z ruchomym dnem i ruchomą pokrywą. Podczas opuszczania w głąb wody, jej napór otwiera pokrywę i dno. W ten sposób woda przepływa przez otwarte naczynie w miarę jego opadania. Pokrywę zamyka się przez szarpnięcie linki. Jej zamknięcie uniemożliwia dalszy przepływ wody, a w konsekwencji opadnięcie i zamknięcie się dna. Zatrzymana w czerpaku woda zachowuje większość parametrów wody z danej głębokości, nadając się do różnych analiz hydrochemicznych, łącznie ze stężeniem rozpuszczonych gazów. Ponadto wraz z wodą pobraną przez czerpacz można pozyskać żyjące w niej organizmy planktonowe. Zabarwienie minerału - właściwość barwna minerału odbierana przez obserwatora, gdy oceniany jest wygląd minerału w naturze w takiej postaci, w jakiej występuje, lub też gdy badana jest powierzchnia próbki minerału w postaci bryłki. Jest to właściwość względna, gdyż uzależniona od czynników zewnętrznych, m.in. od gładkości obserwowanej powierzchni, oraz kąta padania i stopnia rozproszenia oświetlenia, a wpływ mogą mieć na ocenę również zmiany badanej powierzchni wynikające z erozji (czego efektem mogą być nawet zmiany składu chemicznego). Taka ocena jest bardzo niedokładna i dlatego w praktyce własności barwne minerałów określa się po ich rozdrobnieniu oceniając wtedy barwę minerału.

    Dodano: 13.06.2011. 00:11  


    Najnowsze