Sciencemag.cz
Doporučujeme
Chemici na Caltechu se dokázali obejít bez zkumavek, namísto toho provádějí reakce v kapkách levitujících v silovém poli.
Jack Beauchamp a jeho kolegové přišli po laboratoři na čipu s konceptem laboratoře v kapce (lab-in-a-drop). Kapka kapaliny se přitom vznáší díky akustické levitaci – pomocí silných ultrazvukových vln se ve sloupci vzduchu podaří vytvořit oblasti vysokého a nízkého tlaku, čímž vzniknou potenciálové pasti (jámy), které jsou schopné udržet na místě drobné předměty. Objekt v oblasti s nízkým tlakem je přitom obklopen zónami vysokého tlaku. Lidskou obsluhu ultrazvuk nijak nerozptyluje, potřebné zařízení je levné (základní součástky v desítkách dolarů a zbytek si lze vyrobit pomocí 3D tisku).
K čemu je taková technika dobrá? Ve visící kapce vody v zásadě probíhá stejná reakce jako v kapce vody ve zkumavce, nicméně tímto způsobem lze s objekty přesněji manipulovat, lépe sledovat průběh reakce pomocí analytických technik a navíc pro některé reakce má být důležité, že kapalina se vůbec nedotýká pevných stěn. Studie publikovaná v Angewandte Chemie konkrétně v kapce kapaliny zkoumala chemické reakce léku (temoporfin) na rakovinu kůže. Vědci pokryli řádově milimetrovou kapičku vody lipidy, které tvoří buněčné membrány. Po přidání zkoumané látky a jejím ozáření červeným laserovým světlem bylo možné produkty reakcí mezi léčivem a lipidy přímo sledovat pomocí hmotnostní spektroskopie – molekuly z kapičky dokázal vytáhnout a přímo do spektrometru dodat pár elektrod s vysokým napětím. Červené světlo navíc temoporfin aktivovalo, takže ten oxidoval lipidy. Hmotnostní spektrometr umožňoval přímo sledovat průběh reakce.
(Temoporfin se již v protinádorové léčbě používá. Látka dokáže ničit rakovinné buňky, v místě léze se aktivuje červeným světlem, které relativně dobře proniká tkání. Tj. nešlo přímo o vývoj nového léčiva, ale o zkoumání reakce již známého léku v podmínkách odpovídajících zákroku.)
Jako zajímavá možnost se nabízí rovněž využití akustické levitace pro zkoumání drobných organismů. V oblastech nízkého tlaku by se mohl vznášet např. hmyz (mravenci, brouci…) a tímto způsobem by šlo jednoduše analyzovat třeba feromony vyměňované organismy blízko sebe. Další možnou aplikací je zkoumat takto reakce kapiček aerosolů, k nimž dochází v atmosféře.
Demonstrace na Youtube
Chaonan Mu et al. Mass Spectrometric Study of Acoustically Levitated Droplets Illuminates Molecular-Level Mechanism of Photodynamic Therapy for Cancer involving Lipid Oxidation, Angewandte Chemie International Edition (2019). DOI: 10.1002/anie.201902815
Zdroj: California Institute of Technology/Phys.org
