Теперь, Институт Окинавы Профессора университета Выпускника Науки и техники Эми Шен экспериментирует с новым методом gelation. Шен ведет Единицу Micro/Bio/Nanofluidics в OIST, где она изменяет способ, которым жидкости ведут себя, используя микрожидкие платформы, которые являются плоскими, подносами размером с ладонь с микроскопическими каналами для жидкости, чтобы пройти. Исследователи могут добавить наночастицы или биомолекулы с полезным pH, химическими, и температурными свойствами ощущения в жидкость, но слияние тех жидкостей в существующую технологию оказывается трудным. «Гель легче интегрировать в устройство», объяснил Шен, указав на биомедицинские устройства и датчики, «тогда как жидкость просто испаряется».
Последний раз Шен и ее студенты доктора философии Джошуа Кардил и Я Чжао создали глюкозу чувствительный гель, который эффективнее стабилизирует ощущающий глюкозу фермент. Это позволило бы эффективно произвести менее агрессивные устройства тестирования глюкозы для диабетиков, которые часто должны проверять их сахар в крови пять раз или более каждый день.
Это исследование было издано 7-го августа 2014 в Королевском обществе Лаборатории Химии на Чипе.Чтобы вызвать gelation, лаборатория Шена сначала формирует микрожидкую платформу из прозрачной резины, создавая радуемые каналы, через которые может поехать жидкость. Иногда платформы похожи на тонкие реки, ползущие через мягкое понижение микроскопа; другие времена она помещает посты посреди более широкого канала, чтобы создать промежутки только немногих микронов по ширине, приблизительно одной десятой ширины единственных человеческих волос. Затем они качают водянистую и мыльную смесь через платформу, и она появляется из другой стороны как густой гель. «Таким образом мы в состоянии изменить фазу от воды до чего-то больше как гель для укладки волос», объяснил Шен.
Она оценивает, что ее метод требует всего половины химикатов, которых требуют традиционные процессы gelation.В предыдущем исследовании группа Шена предложила механизм для этого метода.
Мыльные смеси, которые она использует в качестве стартовых материалов, имеют тенденцию формировать крошечные совокупности молекул мыла, которые могут быть сферическими или более продолговатыми в зависимости от концентрации мыла, температуры и кислотности. Они управляют рецептом смеси, чтобы приспособить количество продолговатых совокупностей, идеально так, чтобы они были похожи на длинных, тощих червей перед прохождением через микрожидкую платформу. Структура платформы позволяет этим совокупностям плавить и формировать Y-образные соединения.
Руки этих Y-образных совокупностей могут далее запутаться вместе, который дает гелю его более жесткое, больше вязких и упругих свойств.Группа Шена решила, что, добавляя больше компонентов к начальной мыльной смеси, они могут создать гели с необычными свойствами, которые они называют smartgels. «Мы можем заключить в капсулу вещи как ферменты или углеродные нанотрубки в леса геля», сказала она. «Как только жидкая смесь проходит через эти микропосты, у Вас есть гель».
Для их Лаборатории на публикации Чипа Шен и ее лаборатория создали гель, который заключил в капсулу оксидазу глюкозы или GOx, фермент, который часто используется в испытательных полосах глюкозы, потому что это производит измеримый электрический сигнал в ответ на глюкозу. Они тогда показали, что гель мог использовать единственные леса геля, чтобы точно ощутить уровни глюкозы крови в намного более широком диапазоне, чем текущая технология ощущения глюкозы.
Гель содержит воду, которая препятствует тому, чтобы фермент GOx иссяк, таким образом стабилизировав его лучше, чем текущая глюкоза проверяет полосы. Кроме того, Шен и ее лаборатория могут создать гель под комнатной температурой и окружающим давлением, оба очень важные для поддержания функциональности GOX. Шен также предполагает это, гель мог быть включен в участок, который будет ощущать глюкозу крови в течение многих дней или недель за один раз. У геля есть потенциал, чтобы быть более биологически совместимым, чем текущие вживляемые устройства, которые часто вызывают иммунную реакцию в течение 5-7 дней после использования.
Все же ощущение глюкозы – просто начало. Шен видит много возможностей для нового gelation метода, частично потому что он предлагает новый способ заключить в капсулу и остановить наночастицы и биомолекулы. «Трудно переместить и управлять большим количеством наночастиц, потому что они настолько крошечные», сказала она. Слияние наночастиц в гель упрощает движущийся процесс, и это означает, что Шен может создать гели с любой собственностью, развивая надлежащую молекулу.
Пока молекула совместима с жидкостью хозяина, Шен и ее лаборатория могут превратить его в гель. «Это могли быть углеродные нанотрубки», она предложила, «или это могла быть молекула, которая чувствительна к перекиси водорода». На самом деле лаборатория Шена создала электропроводящий участок геля, соединив крошечные углеродные нанотрубки в геле.
Как Шен пришел к заключению, «Возможности бесконечны».