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Aplicaciones biológicas de nanotecnología capilar

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Las aplicaciones biológicas de la nanotecnología capilar implican nanocarriadores que pueden usarse para la orientación y las imágenes. Además, pueden usarse para técnicas electroforéticas y cromatográficas, basadas en la diferencia en las movilidades electroforéticas de los analitos.

Índice de contenidos

    Dispositivos microfluídicos para nanotecnología

    Varios avances recientes en el campo de la microfluídica han integrado la magnetoforesis, un proceso por el cual se pasa un fluido magnético a través de un canal microfluídico. Esto se puede usar para generar campos magnéticos dentro del canal, que atraen sustancias magnéticamente activas. Del mismo modo, los investigadores han utilizado la xurografía, una técnica que corta patrones en películas de polímeros delgados, para fabricar rápidamente dispositivos microfluídicos. Estos dispositivos son importantes para la nanocristalización y el transporte de masas.

    Para dispositivos médicos, el flujo laminar es una propiedad esencial. Sigue caminos matemáticamente predecibles y es necesario para la ingeniería de precisión. En contraste, los fluidos se comportan de manera inesperada a la nanoescala. Típicamente, los dispositivos microfluídicos se utilizan para separar diferentes líquidos o para clasificar los fluidos.

    Para controlar el flujo de fluidos, los dispositivos microfluídicos usan pequeñas válvulas. Este tipo de dispositivo tiene un pequeño volumen de muestra y es desechable. También es barato de producir.

    Aplicaciones en microsistemas bioanalíticos

    Los sistemas microfluídicos ofrecen alta resolución y alta capacidad máxima, y pueden usarse en múltiples campos de aplicación. La capacidad de analizar volúmenes de muestra extremadamente pequeños hace que estos dispositivos sean ideales para el análisis de laboratorio.

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    La sensibilidad y la resolución de estos sistemas se ve reforzada por la capacidad de detectar múltiples analitos en una medición. La señal resultante se usa para la calibración activa y para reducir los falsos positivos. El uso de la optofluídica para realizar tareas bioanalíticas, como la separación de proteínas y la detección de proteínas, ofrece un gran potencial.

    Las plataformas de detección basadas en el sudor han progresado significativamente en la miniaturización y el procesamiento de señales del dispositivo. Sin embargo, estas tecnologías permanecen limitadas por biomarcadores específicos y la tasa de pérdida de sudor. Sin embargo, se han realizado un progreso significativo en el procesamiento posterior.

    Mecanismos físicos de permeabilidad relativa en nanofibras porosas

    Se han propuesto varios mecanismos físicos para la permeabilidad relativa en nanofibras porosas. La tensión superficial y las interacciones interfaciales se consideran como posibles causas del aumento en el módulo elástico de las nanofibras. Estos mecanismos no explican los cambios estructurales dramáticos observados experimentalmente. Sin embargo, una medición experimental directa de la influencia de la energía superficial podrá abordar las correlaciones entre estos efectos de la superficie y las modificaciones correspondientes en las propiedades termodinámicas de las nanofibras de polímeros.

    El efecto de la tensión superficial en el módulo de nanofibras de Youngs es mínimo. Sin embargo, se genera una cantidad sustancial de estrés por tensión superficial. Este estrés no depende de la longitud de la fibra, sino de su diámetro. Resulta en una disminución en el volumen libre de la nanofibra.

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    Otro mecanismo físico para la permeabilidad relativa en las nanofibras porosas es el efecto de la evaporación del solvente. Un proceso de evaporación lento puede ocurrir durante varios minutos. Este proceso puede conducir a la aparición de la estructura de nanofibras heterogéneas. Una fracción significativa del volumen liberado por la evaporación del solvente se usa para formar una piel sólida que resiste una mayor evaporación.

    Preconcentración

    Se han realizado varios estudios sobre electroforesis nano-capilar, que es un método analítico que integra la detección y la preconcentración. Sin embargo, los métodos de preparación de muestras tradicionales requieren mucho tiempo y son costosos.

    Algunos estudios han informado sensibilidad y buena selectividad en la electroforesis nano-capilar. Sin embargo, es necesario determinar la composición química de los contaminantes, sus estructuras y su afinidad óptima. El tamaño de un chip es importante para lograr la mejor separación. Se han utilizado varias técnicas para preparar microchips.

    La electroforesis nano-capilar generalmente se lleva a cabo con tampones de fosfato de diferentes pH. También se puede usar un electrolito de fondo normal. Es aconsejable utilizar la cromatografía líquida de alto rendimiento para garantizar resultados precisos y reproducibles. La concentración de tampones y reactivos debe ser adecuada para la separación.

    Los tampones de separación se modificaron agregando metanol o acetonitrilo en el rango del 40% (V: V). Los tampones de fosfato se diluyeron agregando tetraborado de sodio para obtener un tampón de separación que contenía tetraborado de sodio 10 mM. Posteriormente fue eliminado por centrifugación.

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    Técnicas electroforéticas y cromatográficas basadas en diferencias en la movilidad electroforética de los analitos

    Varias técnicas electroforéticas y cromatográficas se basan en diferencias en la movilidad electroforética de los analitos. Estas técnicas incluyen electroforesis capilar, ionización por electropulverización y cromatografía de trampa iónica. Estas técnicas pueden ayudar a identificar moléculas pequeñas y diseñar productos con contaminantes reducidos.

    El movimiento de los analitos cargados en la electroforesis capilar depende de dos factores: la magnitud del campo eléctrico y la fuerza de fricción entre el analito y la pared capilar. Además, la viscosidad de la solución electrolítica también juega un papel importante en el movimiento.

    La electroforesis capilar es un método para separar pequeñas moléculas cargadas, como aminoácidos y ácidos nucleicos. Es una forma especializada de electroforesis, que implica el uso de capilares estrechos.

    La separación de proteínas es una de las aplicaciones más comunes para la electroforesis capilar. Un búfer de ejecución diluido se usa comúnmente para este propósito. Cuanto menor sea la conductividad del tampón, más caída de voltaje se ve en la zona de muestra. Esto reduce la difusión del analito, lo que mejora la separación.

    Interfaz de flujo de envoltura para espectrometría de masas de ionización por electropulverización de bajo flujo

    Las tasas de flujo típicas para las interfaces de flujo de la vaina se encuentran en los microlitros por segundo rango. En los rangos más bajos, el rendimiento se degrada debido a los voltajes de separación más bajos. El voltaje de separación está determinado por la conductividad del líquido y la tasa de flujo electrocinético.

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    Un capilar representativo está hecho de plástico o vidrio con un diámetro interno de 5 a 75 micras. Por lo general, es un cuerpo cilíndrico con forma tubular.

    El extremo distal del capilar se rosca en un emisor electrospray de vidrio. También se aplica un polímero conductor al exterior del emisor.

    El campo eléctrico aplicado al capilar de separación es típicamente 450 V/cm. Un voltaje de 1 kV proporciona la mejor relación señal / ruido.

    Nanoportadores de quitosano con orientación e imágenes

    Los polímeros biológicamente relevantes, como el quitosano, se usan ampliamente como nanopartículas para el suministro de biomoléculas, incluidas proteínas, lípidos, carbohidratos y otras moléculas pequeñas. Sus capacidades de atrapamiento y carga son importantes para influir en las cargas útiles de drogas. También son adecuados para aplicaciones teranósticas, ya que no son tisos biológicos no tóxicos y tienen propiedades físicas sobresalientes.

    Titulo principal: Aplicaciones biológicas de nanotecnología capilar

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