Naukowcy odkryli nowe zastosowanie ciekłych kryształów. Kropelki zawierające nieuporządkowaną formę ciekłych kryształów w kontakcie z ekstremalnie małymi ilościami toksyn wytwarzanych przez bakterie Escherichia coli zmieniają swoje właściwości fizykochemiczne, uwidaczniając obecność patogenu. To zupełnie nowe pole badawcze - informuje "Science". <br />
Ciekłe kryształy niemal automatycznie kojarzą się z wyświetlaczami LCD, które prawie całkowicie zdominowały rynek elektronicznych urządzeń. Określenie ciekłe kryształy opisuje unikatową cechę tego typu materiału, który będąc cieczą może przyjmować dwie skrajnie różne formy: uporządkowaną oraz nieuporządkowaną.
Naturalną tendencją ciekłych kryształów jest dążenie do uporządkowania swej ciekłej fazy, w przypadku nematycznych kryształów 5CB (ang. 4-pentyl-4'-cyanobiphenyl), elementy układu starają się ułożyć wzdłużnie. Jednak taki naturalny porządek można łatwo zaburzyć, między innymi poprzez zabrudzenie lub zarysowanie powierzchni, na której rozprowadzone zostały ciekłe kryształy.
Powyższe zjawisko zostało wykorzystane przez naukowców z University of Wisconsin-Madison (USA), do stworzenia zupełnie nowego typu sensora wykrywającego różnego typu patogeny.
Opracowany układ jest stosunkowo prosty, gdyż składa się de facto z kropli nematycznych kryształów 5CB zawieszonych w wodzie. Celem naukowców było pokazanie zupełnie nowego sposobu detekcji patogenów, a nie konstrukcja gotowego do sprzedaży urządzenia.
Ciekłe kryształy 5CB nie mieszają się z wodą, tworząc tym samym emulsję składającą się z wielu sferycznych mikrokropelek. Drobinki 5CB napędzane swą naturą starają się uporządkować swój trójwymiarowy układ. Ponieważ zamknięte są one w mikrosferach nieco "za małych" by drobinki 5CB mogły się przeorganizować, ciekłe kryształy pozostają w fazie dozwolonego "bałaganu". Stan ten jest trwały, do czasu, gdy do kropli dodana zostanie odrobina innej substancji, np. niemal homeopatyczne stężenie patogenu - toksyny wytwarzanej przez komórki bakterii Escherichia coli.
Według naukowców, wystarczy jedna bilionowa grama (1 pikogram) toksyny bakterii coli dodana do 1 mililitra wody, by ciekłe kryształy uległy strukturalnej przemianie i uporządkowały się wzdłużnie. Zmianę tę można łatwo uwidocznić poprzez oświetlanie próbki światłem spolaryzowanym.
Jak twierdzą naukowcy, korzystając z odkrytego przez nich zjawiska będzie można w przyszłości stworzyć serie biosensorów wykrywających niezmiernie małe ilości różnego rodzaju patogenów - czy to chemicznych związków pochodzenia biologicznego, czy też całych komórek. Zanim to jednak nastąpi, konieczne jest bardzo dokładne poznanie zjawiska, by móc określić zakres zastosowań nowego ciekłokrystalicznego sensora. KLG
PAP - Nauka w Polsce
krf/bsz
Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.
