Electromanipulation
इलेक्ट्रोमैनिपुलेशन एक सूक्ष्म-सामग्री विश्लेषण विधि है जिसका उपयोग ज्यादातर जैविक कोशिकाओं के हेरफेर के लिए किया जाता है जो विविध विद्युत क्षेत्रों के गुणों का उपयोग करते हैं। नैनो प्रौद्योगिकी में, नैनोमटेरियल्स इतने छोटे होते हैं कि उन्हें शायद ही सीधे यांत्रिक रूप से हेरफेर किया जा सकता है। इसलिए, क्षेत्र-प्रेरित आंदोलनों या विकृतियों को बनाने के लिए उन पर विद्युत क्षेत्रों को लागू किया जाता है। यह हाल ही में विकसित तकनीक है और अभी भी अनुप्रयोगों को व्यापक बनाने की प्रगति पर है। इलेक्ट्रोनमैनिपुलेशन के प्रकारों में डाइलेक्ट्रोफोरेसिस, इलेक्ट्रो-रोटेशन, इलेक्ट्रो-डिफॉर्मेशन, इलेक्ट्रो-डिसरप्शन, इलेक्ट्रो-डिस्ट्रक्शन, इलेक्ट्रोपोरेशन और इलेक्ट्रो-फ्यूजन शामिल हैं। एसी (प्रत्यावर्ती धारा), डीसी (प्रत्यक्ष धारा), और स्पंदित (बहुत कम अवधि में उच्च-ऊर्जा निर्वहन प्रदान करने वाले) विद्युत क्षेत्रों सहित विभिन्न विद्युत क्षेत्रों का उपयोग करके विविध विद्युत चालन प्राप्त किए जाते हैं। कोशिकाओं का इलेक्ट्रोमैनिपुलेशन कोशिकाओं और उपकरण संरचनाओं के बीच न्यूनतम यांत्रिक संपर्क के साथ विविध कोशिका हेरफेर की अनुमति देता है। हालांकि मुख्य रूप से कोशिकाओं में उपयोग किया जाता है, एल्क्ट्रोमैनिपुलेशन अन्य वैज्ञानिक क्षेत्रों जैसे हाइब्रिडमा प्रौद्योगिकी और नैनोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के विकास में भी योगदान देता है। इलेक्ट्रोमैनिपुलेशन के प्रकार सात प्रकार के इलेक्ट्रोमैनिपुलेशन होते हैं, कुछ उद्देश्य और कार्य में काफी अलग होते हैं जबकि कुछ निकटता से संबंधित होते हैं। सबसे विकसित और आम प्रकार डाइइलेक्ट्रोफोरेसिस है। सात इलेक्ट्रोमैनिपुलेशन में से एक या कई का उपयोग करके सूक्ष्म-सामग्री के विभिन्न हेरफेर प्राप्त किए जा सकते हैं। विशिष्ट प्रकारों के लिए कभी-कभी विभिन्न विद्युत क्षेत्रों या स्थितियों की आवश्यकता होती है। डायइलेक्ट्रोफोरेसिस (डी. ई. पी.) लागू विद्युत क्षेत्रः डी. सी. या ए. सी. दोलन (अधिकांश मामले) उद्देश्यः विस्थापन स्थितिः कम विद्युत चालकता का निलंबन माध्यम; स्थानिक रूप से गैर-समान विद्युत क्षेत्र सिद्धांतः डी. ई. पी. बल कोशिकाओं की विभेदक ध्रुवीकरण क्षमता और उनके निलंबन माध्यम द्वारा उत्पन्न होता है। डी. ई. पी. बल दो प्रकार के होते हैं, सकारात्मक डी. ई. पी. (पी. डी. ई. पी.) और नकारात्मक डी. ई. पी. (एन. डी. ई. पी.)। पी. डी. ई. पी. गैर-समान विद्युत क्षेत्र के मजबूत क्षेत्रों की ओर इशारा करता है जबकि एन. डी. ई. पी. गैर-समान विद्युत क्षेत्र के कमजोर क्षेत्रों की ओर इशारा करता है। डी. ई. पी. को लागू करते समय जीवित कोशिकाओं को जल्दी से इलेक्ट्रोड किनारे की ओर आकर्षित किया जा सकता है, इस प्रकार जीवित कोशिकाओं और मृत कोशिकाओं को अलग किया जा सकता है। कोशिकाओं के परावैद्युत गुणों का विश्लेषण कोशिकाओं के डी. ई. पी. स्पेक्ट्रा के माप का उपयोग करके किया जा सकता है। विद्युत-घूर्णन (ई. आर.) लागू विद्युत क्षेत्रः एसी दोलन उद्देश्यः घूर्णन स्थितिः कम विद्युत चालकता का निलंबन माध्यम; आवृत्ति लगभग पार आवृत्ति है (डी. ई. पी. बल नगण्य है) सिद्धांतः ई. आर. दोलन विद्युत क्षेत्र की आवृत्ति को बदलकर गैर-गोलाकार कोशिकाओं के संरेखण को बदल देता है। विद्युत-विरूपण (ईडी) विद्युत क्षेत्र लागू किया गयाः एसी दोलन उद्देश्यः विरूपण; कोशिकाओं के विस्कोइलास्टिक और शक्ति-नियम गुणों की तुलना करें स्थितिः कम विद्युत चालकता सिद्धांत का निलंबन माध्यमः ईडी उन कोशिकाओं को नियंत्रित और विकृत करता है जो एसी संभावित विद्युत-व्यवधान को बढ़ाकर इलेक्ट्रोड के किनारे (डीईपी द्वारा) की ओर आकर्षित होती हैं। विकृत कोशिकाएँ साइटोसोलिक सामग्री को बाहर निकालती हैं और "भूत" (सामान्य कोशिका आकार का लगभग डेढ़ गुना) बन जाती हैं। भूतों को स्पंदित क्षेत्रों द्वारा विक्षेपित किया जा सकता है और एसी क्षेत्रों द्वारा विक्षेपित किया जा सकता है। विद्युत-विनाश (लिसिस) लागू विद्युत क्षेत्रः स्पंदित उद्देश्यः लिसिस (कोशिका भित्ति या झिल्ली के टूटने से एक कोशिका का विघटन)। स्थितिः गैर-समान विद्युत क्षेत्र सिद्धांतः पी. डी. ई. पी. का उपयोग लिसिस की घटना को बढ़ाने के लिए किया जाता है, और एन. डी. ई. पी. का उपयोग लिसिस की घटना को कम करने के लिए किया जाता है। कोशिका लिसिस की स्थितियों का अध्ययन स्पंदन आयामों को बदलकर किया जा सकता है। इलेक्ट्रो-कॉर्पोरेशन (ई. पी.) और इलेक्ट्रो-फ्यूजन (ई. एफ.) विद्युत क्षेत्र लागू किया गयाः स्पंदित उद्देश्यः कोशिका-झिल्ली व्यवधान स्थितिः गैर-समान विद्युत क्षेत्र; कोशिकाओं का डाइइलेक्ट्रोफोरेटिक संरेखण सिद्धांतः कोशिका झिल्ली व्यवधान को स्पंदित विद्युत क्षेत्र के आयाम, अवधि, दालों की दर और दालों की संख्या को बदलकर प्राप्त किया जा सकता है। जब कोशिकाओं की झिल्ली बाधित होती है, तो कुछ कोशिकाएं एक बड़ी कोशिका में विलीन हो जाती हैं जो एक सामान्य कोशिका के आकार से 3-4 गुना अधिक हो सकती हैं। ई. पी. दो प्रकार के होते हैंः एक अपरिवर्तनीय ई. पी. है जो साइटोलिसिस (कोशिका में अतिरिक्त पानी होने पर कोशिका झिल्ली का फटना) का कारण बन सकता है; दूसरा प्रतिवर्ती ई. पी. है जो अणुओं को कोशिकाओं में बदलते समय कोशिकाओं की जीवन शक्ति को बनाए रखने में मदद करता है। विकास 20वीं शताब्दी के प्रारंभिक भाग में, अपरिवर्तनीय झिल्ली टूटने और डाइइलेक्ट्रोफोरेसिस की खोज की गई है। वे खोज सेलुलर इलेक्ट्रोमैनिपुलेशन के मौलिक विचारों के रूप में काम करती हैं। 20वीं शताब्दी के अंत में, सेलुलर इलेक्ट्रोमैनिपुलेशन तकनीकों को बाद में खोजे गए प्रतिवर्ती झिल्ली टूटने की खोज के आधार पर विकसित किया गया था। विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रोमैनिपुलेशन के लिए उपकरण लगातार अद्यतन किए जा रहे हैं, इस खंड में कुछ नए आविष्कार किए गए ई. एम. उपकरण पेश किए गए हैं। प्रत्येक उपकरण एक अद्वितीय प्रकार के इलेक्ट्रोमैनिपुलेशन करने के लिए समर्पित है। मल्टीलेयर माइक्रो-इलेक्ट्रोड संरचना यह मल्टीलेयर माइक्रो-इलेक्ट्रोड संरचना ट्रैवल फील्ड डाइलेक्ट्रोफोरेसिस का उपयोग करके चयनात्मक हेरफेर और जैव कणों को अलग करने के लिए डिज़ाइन की गई है। उद्देश्य बहुस्तरीय सूक्ष्म-विद्युत संरचना जैव कणों को एक स्थिर सहायक तरल पदार्थ में स्थानांतरित करने में सक्षम बनाती है जिससे व्यवहार्य और गैर-व्यवहार्य खमीर कोशिकाओं का स्थिर पृथक्करण होता है। यह निलंबित मिश्रणों में जैव कणों का परिवहन भी प्राप्त कर सकता है। यह "चिप पर जैव कारखाना" प्रौद्योगिकी में योगदान करने वाले एक अभिन्न घटक के रूप में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। संरचना इसमें एक आधार भाग और एक शीर्ष भाग होता है। प्रत्येक में इलेक्ट्रोड की एक परत होती है। आधार भाग में (नीचे से ऊपर तक) होता हैः कांच की एक परत क्रोमियम की एक पतली परत ए 0.1μm स्वर्ण आधार इलेक्ट्रोड संरचना की परत आधार भाग के बाद, एक अवरोधक परत लगाई जाती है। इन्सुलेटिंग परत के शीर्ष पर शीर्ष भाग होता है जिसमें (नीचे से ऊपर तक) होता हैः शीर्ष इलेक्ट्रोड संरचना 0.1μm क्रोमियम की एक और परत 0.1μm सोने की एक और परत इसमें यात्रा क्षेत्र इलेक्ट्रोड सरणियों को सक्रिय करने के लिए चार विद्युत बसबार भी होते हैं। एक चैनल के प्रत्येक तरफ इलेक्ट्रोड विपरीत तरफ इलेक्ट्रोड के बीच खिड़कियों के साथ संरेखित होते हैं। एक चैनल के प्रत्येक तरफ विरोधी इलेक्ट्रोड को एक दूसरे से ऑफसेट करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। लाभ पुराने उपकरणों से तुलना करें वोल्टेज के उपयोग और गर्मी के नुकसान को कम करें। बहुत छोटे नमूने पर कण चयन करें। बायोपोसेसर या बायोफैक्टरी चिप्स जैसी अन्य प्रौद्योगिकियों में निर्माण खंड के रूप में कार्य करें। इलेक्ट्रोपोरेशन उपकरण इलेक्ट्रोपोरेशन का संचालन करने के लिए एक बेहतर उपकरण का आविष्कार 2010 में दक्षिण फ्लोरिडा विश्वविद्यालय के एंड्रयू एम. हॉफ, रिचर्ड गिल्बर्ट, रिचर्ड हेलर, मार्क जे. जारोसेस्की द्वारा किया गया था। उद्देश्य यह उपकरण इलेक्ट्रोपोरेशन का उपयोग करके ऊतक में एक अणु देने के लिए समर्पित है। लाभ पुराने उपकरणों की तुलना में बहुत छोटे पैमाने में क्षति कोशिका का खतरा कम होता है; कम सक्रियण ऊर्जा और ऊतक क्षति और रोगी की असुविधा को कम करती है कम लागू शक्ति, वोल्टेज डील में एक ही समय में कई लक्षित ऊतकों के साथ रासायनिक प्रजातियों का एक भंडार शामिल है स्पिन क्रॉसओवर नैनोरोड्स के इलेक्ट्रोमैनिपुलेशन के अन्य अनुप्रयोग स्पिन क्रॉसओवर परिसर संक्रमण धातु आयनों द्वारा बनाए जाते हैं। वे उच्च स्पिन और निम्न स्पिन के बीच स्विच कर सकते हैं जिससे चुंबकीय, ऑप्टिकल, यांत्रिक गुणों और बहुत कुछ में परिवर्तन होता है। डायइलेक्ट्रोफोरेसिस (डी. ई. पी.) का उपयोग आणविक स्पिन-स्टेट स्विचिंग करने के लिए किया जाता है। यह इलेक्ट्रोड के बीच नैनो-वस्तुओं को व्यवस्थित करता है। डी. ई. पी. बल एस. सी. ओ. नैनोरोड को लागू विद्युत क्षेत्र की दिशा के साथ संरेखित करता है। स्पिन क्रॉसओवर नैनोरोड्स का इलेक्ट्रोमैनिपुलेशन इलेक्ट्रोमैनिपुलेशन का एक नया क्षेत्र है जो नैनो इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए संभावित बिल्डिंग ब्लॉक तकनीकें हैं। सूक्ष्मद्रव अनुप्रयोगों के लिए बूंदों का विद्युतपरिवहन बूंदों का विद्युतपरिवहन छोटी मात्रा में तरल पदार्थों को स्थानांतरित करने या आकार देने के लिए विद्युत क्षेत्रों का उपयोग करने को संदर्भित करता है। एक समानांतर संधारित्र के अंदर एक उच्च प्रवाहकीय तरल बूंद पर कम आवृत्ति वाले एसी विद्युत क्षेत्र को लागू करते समय, बूंद एक नए आकार में विकृत हो जाती है। कई प्रयोगों का संचालन करके, एक समीकरण जो तरल बूंद के विरूपण का वर्णन करता है, को संक्षेप में प्रस्तुत किया जा सकता है। संदर्भ इलेक्ट्रोस्टैटिक्स