Полиакриламидни ферогели с магнетит или стронциев хексаферит Следваща стъпка в развитието на

ibg.waykun.com - Диета и загуба на тегло, днес

Александър П. Сафронов

1 Институт по естествени науки и математика, Уралски федерален университет, Екатеринбург 620002, Русия; ur.naru.pei@vonorfas (A.P.S.); moc.liamg@39hcivenhkime (E.A.M.); [email protected] (F.A.B.); [email protected] (T.F.S.); ur.naru.pei@motdem (AIM)

2 Институт по електрофизика, Уралско отделение RAS, Екатеринбург 620016, Русия

Екатерина А. Михневич

Захра Лотфолахи

3 Departamento de Electricidad y ElectrónicaUniversidad del País Vasco UPV/EHU, 48080 Билбао, Испания; moc.liamg@ihalloftol

4 Катедра по физика, Университет в Бирджанд, Бирджанд 97175-615, Иран

Феликс А. Бляхман

5 Катедра по биомедицинска физика и инженерство, Уралски държавен медицински университет, Екатеринбург 620028, Русия

Татяна Ф. Скляр

Aitor Larrañaga Varga

6 съвременни изследователски съоръжения (SGIKER), Universidad del País Vasco UPV-EHU, 48080 Билбао, Испания; [email protected] (A.L.V.); [email protected] (S.F.A.)

Анатолий И. Медведев

2 Институт по електрофизика, Уралско отделение RAS, Екатеринбург 620016, Русия

Серджо Фернандес Армас

Галина В. Курляндская

3 Departamento de Electricidad y ElectrónicaUniversidad del País Vasco UPV/EHU, 48080 Билбао, Испания; moc.liamg@ihalloftol

Резюме

1. Въведение

Идеята за използване на сензор за магнитно поле в комбинация с магнитни частици/наночастици, работещи като магнитни маркери за откриване на събития за молекулярно разпознаване, е докладвана за първи път през 1998 г. от Baselt et al. [4]. Такова устройство се основава на гигантска магниторезистентна технология (GMR) и използва магнитни композитни микрозърна за едновременно характеризиране на много събития от биомолекулярно взаимодействие. Предложена е различна геометрия за прототип на магниторезистивен биосензор, предназначен за откриване на единична микромагнитна сфера от пръстеновиден елемент, работещ върху анизотропен магниторезистентен ефект [14]. Важният недостатък на обменните GMR сензори е високото поле, необходимо за разумна промяна на съпротивлението. Разработени са и микроразмерни сензори за въртящи се клапани с по-ниски полета на действие за откриване на биомолекули с магнитни маркери [15]. Друг подход използва ефекта на Хол за сензор, базиран на стандартна технология метал-оксид-полупроводник за селективно откриване на магнитни маркери [16] (Besse et al. 2002). По отношение на чувствителността на магнитното поле, ефектът MI е най-добрият вариант за създаване на магнитни биосензори: може да се спомене, че максималната чувствителност, постигната в момента е

2%/Oe за GMR материали [17].

Имаше опити за разработване на MI-биосензори, базирани на чувствителни елементи от различен тип: бързо закалени проводници, стъклени микромири, аморфни ленти и тънки филми [5,6,18,19,20]. Различните MI-материали имат различни предимства и недостатъци, обобщени в различни тематични рецензии [12,20,21]. Въпреки че наскоро тънките филми бяха под особен фокус поради отличната им съвместимост с полупроводниковата електроника [5,22,23,24], се разработват евтини MI-биосензори с еднократен чувствителен елемент под формата на лента. Тези сензори за еднократна употреба могат да се използват от неквалифициран персонал в нестерилна среда. Бързо закалените панделки на аморфна основа са отлични кандидати в този случай [10,13,25,26].

Разработването на MI биосензор за оценка на свойствата на биологичните тъкани е силно обусловено от наличието на надеждни проби. Биологичните материали представляват голямо разнообразие от морфологии, особено в случай на засегнати от рак тъкани, характеризиращи се с ускорен растеж на неправилни кръвоносни съдове [27]. В предишните си работи, свързани с биосензори на MI с тънък филм, чувствителен елемент [5,28], ние предложихме да заместим биологичните проби на първия етап от разработването на прототипа на биосензора MI с адекватни модели - синтетични ферогели, имитиращи основните свойства от живите тъкани [29,30,31]. Тези ферогели се основават на MNP, получени чрез електрофизичната техника на лазерно изпаряване на мишени [32,33]. Освен това е необходимо да се отбележи, че голямо разнообразие от морфологии на засегнатите от рак тъкани неизбежно се отразява в съответните широки разновидности на техните механични и магнито-електрически свойства.

Изборът на MNPs се определя от важно условие за повечето случаи на магнитно биосензориране, адаптирани към принципа на откриване на магнитния етикет: разсеяните полета, индуцирани от магнитните маркери, се използват като биомолекулни етикети, осигуряващи средство за предаване на информация за концентрацията на магнитни етикети и следователно биокомпонентът, който представлява интерес [4,18]. Границата на чувствителност е свързана с типа MNP - магнитният момент на отделна частица във външното магнитно поле управлява разсеяните полета и границата на биооткриване. Изкушението да се увеличи магнитният момент на отделния магнитен етикет е строго ограничено от условието на суперпарамагнитно състояние [34,35], за да се избегне агломерацията на MNPs в нулево поле. Когато магнитните частици или MNP се включат в тъкан и се локализират пространствено, размерът им може да бъде много по-голям в резултат на неправилното функциониране на живата система.

Поради това предлагаме да се изследват различни видове ферогели с търговски налични магнитни частици (MP) с размер на микрона, за да се създадат надеждни проби, имитиращи естествена тъкан, и да се оцени възможността за тяхното откриване чрез аморфен елемент на чувствителна лента на основата на Co Откриването на разсеяните полета на магнитни частици, включени в жива система, има редица допълнителни искания. Тъй като живата тъкан е основно „мека материя“. важни са механичните свойства, както и възможните деформации, причинени от прилагането на външното магнитно поле. Ние описваме нашия опит от синтеза и характеризирането на ферогели на прах на базата на магнетит Fe3O4 и стронциев хексаферит SrFe12O19, включително измерванията на промяната на MI на чувствителния на лента елемент на основата на Co в присъствието на ферогели с различна концентрация на магнитни частици от железен оксид с помощта на специално проектиран прототип на сензор MI като модел за биосензори.

2. Експериментално

2.1. Материали

За приготвянето на ферогели използвахме търговски магнитни прахове от оксиди: магнетит Fe3O4 (Alfa Aesar, Ward Hill, MA, САЩ) и стронциев хексаферит SrFe12O19 прах марка 28PFS250 (Olkon, Kineshma, Руска федерация).

Популярен

Те четат сега

Полиакриламидни ферогели с магнетит или стронциев хексаферит: Следваща стъпка в разработването на мека биомиметична материя за биосензорни приложения