Исследователи из Института нанотехнологий Сиднейского университета (Австралия) обнаружили, что крошечные пузырьки газа — нанопузырьки всего в 100 миллиардных долей метра — образуются на поверхностях в самых неожиданных ситуациях.

Это открытие стало решающим, поскольку оно позволит качественно улучшить медицинскую диагностику и послеоперационное лечение.

Несовершенство многих медицинских диагностических инструментов основано на анализе крошечных биологических материалов в жидкой форме. Эти «микрожидкостные устройства» используют микроканалы и микрореакторы, в которых реакции проводятся в миниатюрном масштабе.

Однако проблема с такими устройствами заключается в том, что поток жидкости резко замедляется из-за нежелательного трения о твердые стенки каналов. Чтобы это преодолеть, лаборанты регулируют трение за счет давления, но и это приводит к определенным проблемам: высокое давление может повредить хрупкие образцы в устройстве.

Кроме того, твердые стенки легко загрязняются биологическими молекулами или бактериями, что приводит к быстрой деградации из-за обрастания.

Современные методы диагностики несовершенны из-за нежелательного загрязнения.

© Shutterstock

Поэтому команда под руководством профессора Кьяры Нето разработала наноинженерные морщинистые покрытия, которые устраняют подобные проблемы.

Секрет разработки заключается в снижении сопротивления материала по сравнению с номинально «гладкими» твердыми поверхностями. Скользкие покрытия, пропитанные смазкой, обладают высокой устойчивостью к биообрастанию, что сводит нежелательные загрязнения к нулю.

В свою очередь, этот эффект возникает из-за явления, которое никогда раньше не было описано: жидкости свободнее протекают через микроканалы из-за спонтанного образования нанопузырьков, которые уменьшают трение.

Нанопузырьки образуются благодаря особым порам в морщинистом покрытии, которое разработали ученые. Эти поры улавливают небольшие количества смазки, образуя скользкую поверхность и предотвращая загрязнение.

Нанопузырьки были зафиксированы при помощи атомно-силового микроскопа.

© Сиднейский университет

По сути, наполненные нанопузырьками поверхности заменяют твердую стенку жидкой, позволяя биоматериалу течь с меньшим трением. Обнаружить такие маленькие пузырьки можно только при помощи атомно-силового микроскопа, который позволяет их визуализировать.

Как заявила профессор Нето, теперь, когда ее команда зафиксировала нанопузырьки под микроскопом, ученые смогут создать на их основе максимально скользкие покрытия для уменьшения загрязнения.

Кроме того, открытие проложит путь к разработке более совершенных медицинских диагностических инструментов, при помощи которых врачи проводят анализ ДНК или исследуют возбудителей болезней.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы и первыми узнавайте о главных новостях и важнейших событиях дня.