دانشمندان توانسته‌اند برای اولین بار یک نانوذره با وزن کمتر از یک فمتوگرم (۱۵- ۱۰ گرم) را در محلول وزن کنند. این روش که در آن از یک نوسانگر میکرومکانیکی استفاده می‌شود، می‌تواند در محدوده وسیعی از کاربردها از جمله تشحیص عوامل بیماری‌زا، اندازه‌گیری غیرنوری، و سیتومتری جریان مبتنی بر اندازه‌گیری جرم به کار رود.
اندازه‌گیری جرم ذرات در مقیاس نانو درون محلول
| نوسانگرهای میکرومکانیکی از تکه‌های میکرومقیاسی از موادی تشکیل شده‌اند که با فرکانس مشخصی نوسان می‌کنند و می‌توانند وزن ذرات ریز را با حساسیت فوق‌العاده‌ای اندازه بگیرند. زمانی که یک ذره در بالای نوسان‌کننده قرار می‌گیرد، فرکانس آن تغییر می‌کند و از این طریق می‌توان وزن ذره را اندازه گرفت. مطالعات قبلی نشان داده‌است که ذراتی با وزن هفت زپتوگرم (۲۱- ۱۰) را می‌توان با این روش وزن کرد. برای رسیدن به این دقت نمونه‌ها باید در خلأ اندازه‌گیری شوند و این امر برای نمونه‌های زیستی که باید در محلول نگهداری شوند، غیرممکن است. متأسفانه ویسکوزیته این مایع از حساسیت این روش می‌کاهد، زیرا مایع ویسکوز از نوسانات مکانیکی نوسان‌کننده جلوگیری می‌کند. اکنون اسکات مانالیس و همکارانش در مؤسسه فناوری ماساچوست توانسته‌اند با روشی ساده بر این مشکل غلبه کنند. در این روش به جای قرار دادن محلول حاوی نمونه روی نوسانگر، این محلول از طریق یک میکروکانال با نوسانگر تماس پیدا می‌کند. در حالی که خود نوسانگر به‌وسیله خلا احاطه شده‌است، اتلاف ناشی از چسبندگی محلول در مقایسه با تعدیل ذاتی خود نوسانگر قابل اغماض است. این روش می‌تواند ذرات منفرد را با دقت ۳۰۰ آتوگرم (۱۸- ۱۰ گرم) وزن کند که بیش از یک میلیون برابر حساس‌تر از بهترین میکروترازوهای بلور کوارتز تجاری موجود است. به علاوه، در روش‌های قبلی ذره‌ای که اندازه گرفته می‌شد، باید در نزدیک سطح حسگر قرار می‌گرفت، در حالی که در روش جدید چنین الزامی وجود ندارد. مانالیس گفت: «تمرکز ما در حال حاضر روی استفاده از این ابزار و کوچک‌سازی بیشتر نوسانگر برای افزایش دقت است». در حال حاضر این نوسانگر که از سیلیکون ساخته شده‌است، ۲۰۰ میکرومتر طول، ۳۳ میکرومتر عرض، و هفت میکرومتر ضخامت دارد. یکی از کاربردهای بالقوه این فناوری جدید در سیتومتر جریان مواد است که در آن سلول‌های خاص شمرده و وزن می‌شوند. چنین ابزاری می‌تواند یک روش ارزان و پایدار برای شمردن نوع خاصی از سلول‌های ایمنی بدن به نام CD4 در مثلاً بیماران مبتلا به ایدز باشد. ویلیام رودریگز، محقق ایدز در بیمارستان عمومی ماساچوست، گفت: «یک ابزار ارزان و ساده برای شمارش CD4 که می‌تواند توسط یک کارمند معمولی بهداشت به کار رود، یک پیشرفت قابل ملاحظه در بهداشت جهانی خواهد بود». کاربردهای دیگر این روش شامل تعیین اندازه ذرات در رنگ‌ها، ابزارهای دارورسانی، روکش‌ها و مواد نانوکامپوزیتی است. مانالیس توضیح داد: «این روش به ما اجازه می‌دهد اندازه ذرات را از طریق وزن کردن مستقیم تک‌تک آنها و با مصرف کردن مقدار بسیار کمی نمونه انجام دهیم». این محققان نتایج کار خود را در مجله Nature منتشر کرده‌اند. |
