Nanoporöse Silica-Tabletten zur Quantifizierung von Biomolekülen und Nanopartikeln über Wasser-Selbstdiffusivität in bio-inspirierten Poren

Zusammenfassung

Inspiriert von der komplexen Nanostruktur von Diatomeen-Algen-Frusteln präsentieren wir einen neuartigen Ansatz, der konstruierte nanoporöse Silica-Tabletten nutzt, um die Konzentration von in Wasser suspendierten Biomolekülen oder Nanopartikeln zu quantifizieren. Die Methode basiert auf der gut etablierten Reduktion des Selbstdiffusionskoeffizienten von Wasser, wenn es in Nanoporen eingeschlossen ist – ein Phänomen, das durch die Anwesenheit von Soluten weiter moduliert wird. Durch Messung der eingeschlossenen Wasser-Diffusivität, beispielsweise mit quasi-elastischer Neutronenstreuung (QENS) oder diffusionsgewichteter Magnetresonanztomographie (D-MRI), kann die Solutkonzentration mit sub-prozentiger Genauigkeit abgeleitet werden. Molekulardynamik-Simulationen und Literaturdaten bestätigen eine robuste Korrelation zwischen Wasser-Diffusivität und Solutbeladung, während Schätzungen der Porenfüllzeiten nahelegen, dass das Protokoll für realistische Tablettenabmessungen in unter einer Stunde abgeschlossen werden kann. Diese bio-inspirierte Nano-Messstrategie bietet eine schnelle, kostengünstige Alternative für die Detektion aufkommender Nanoverschmutzungen und Spuren-Biomoleküle in wässrigen Umgebungen.

Einstellbarer Dual-Band, polarisationsunempfindlicher kohärenter Vollabsorber mit Double-Layer-Graphen-Hybrid-Wellenleiter Niedertemperatur-Plasma-unterstütztes CVD von Acetylen auf Ni-Au-Bimetallkatalysatoren für kontinuierliches Monolayer-Graphen

Nanomaterialien