Cresciuto come un fiocco di neve e affilato con una macchina da cucire, un nuovo dispositivo dei ricercatori della Kansas State University potrebbe giovare ai professionisti biomedici e ai pazienti che assistono durante le procedure di trapianto di organi e elettrodi.

Il dispositivo utilizza nanofili d'oro ed è stato sviluppato da Bret Flanders, professore associato di fisica, e Govind Paneru, ex assistente di ricerca laureato in fisica, manipolare e percepire le caratteristiche delle singole cellule nelle procedure mediche. I nanofili d'oro sono 1, 000 volte più piccolo di un capello umano.

"Strumenti chirurgici convenzionali, compresi gli elettrodi impiantati nei tessuti delle persone, sono sfavorevolmente grandi a livello cellulare, " Flanders ha detto. "Lavorare a livello cellulare individuale è di crescente importanza in aree come la neurochirurgia. potenzialmente, questo elegante dispositivo, realizzato con nanofili d'oro, potrebbe avvicinarsi e fare il lavoro."

Flanders ha affermato che la dimensione dei nanofili è ciò che rende il loro dispositivo così unico.

Ogni filo ha un diametro inferiore a 100 nanometri. Le cellule della pelle e dei capelli hanno un diametro di circa 10-20 micrometri, mentre i globuli rossi misurano circa 7 micrometri. Perché il filo è così piccolo, può perforare una cellula biologica per stimolare la membrana cellulare e studiarne l'interno.

I nanofili sono cresciuti elettrochimicamente, il che significa che non crescono allungando o allargando un filo esistente, ma piuttosto accumulando particelle dalla soluzione in un nuovo filo.

Nelle riprese video fortemente ingrandite, il nanofilo sembra crescere dall'elettrodo spesso micrometro. In realtà, il nanofilo si forma in modo simile a come un fiocco di neve viene assemblato nel cielo quando le molecole di vapore acqueo nell'aria si condensano sulla superficie del polline o della polvere e crescono in modo non uniforme fino a diventare un fiocco di neve riconoscibile.

"Iniziamo con un microelettrodo appuntito su un microscopio, " ha detto le Fiandre. "Simile alla formazione del fiocco di neve, gli atomi d'oro si condensano sulla sua punta aguzza. Come l'acqua che si condensa sul seme del fiocco di neve, la soluzione d'oro si condensa sul seme d'oro, ' o il microelettrodo."

I ricercatori hanno sviluppato elettrodi affilati con uno strumento non convenzionale che non si trova in molti laboratori:una macchina da cucire.

"È come mettere il filo in un temperamatite, dove giri la manovella per affilarla, tranne che non lo facciamo meccanicamente con un temperamatite, lo facciamo con una comune soluzione salina e una macchina da cucire, " Flanders ha detto. "Questo si è rivelato l'approccio che ha funzionato meglio, e la macchina da cucire costa solo $ 10 all'Esercito della Salvezza."

La macchina da cucire fa oscillare il microelettrodo su e giù in un becher di soluzione di cloruro di potassio. L'applicazione di una tensione dissolve la punta del microelettrodo.

"Il processo affila l'elettrodo perché la punta è nella soluzione più a lungo di qualsiasi altro punto, " disse Flanders. "Se non facessimo oscillare il filo, l'intero filo si dissolverebbe. Anziché, immergendo la punta dentro e fuori fa sì che la punta si sciolga maggiormente, in tal modo affilandolo."

L'elettrodo affilato consente al nanofilo di crescere. I ricercatori quindi smontano il nanofilo dall'elettrodo e lo spediscono ai collaboratori in tutto il paese, compresa una società di nanofabbricazione che può incorporare l'invenzione in un dispositivo preesistente per fornirle una maggiore potenza.

La ricerca è stata recentemente pubblicata sulle riviste Lettere di fisica applicata e Nanotecnologia , ed è stato presentato agli incontri della Materials Research Society e dell'American Physical Society.