Wegwerpbare microfluïdische apparaten gemaakt met gewoon vetvrij papier

Anonim

Wegwerpbare microfluïdische apparaten gemaakt met gewoon vetvrij papier

Wetenschap

Ben Coxworth

27 januari 2011

2 afbeeldingen

Een van de microfluïdische papieren teststrips, fluorescerend blauw om de aanwezigheid van hemoglobine aan te geven (foto: Birck Nanotechnology Centre, Purdue University)

Lab-on-a-chip-apparaten werken door kleine vloeistofmonsters door kleine "microkanalen" te leiden die in een klein platform zijn ingebed en worden gebruikt voor het analyseren van vloeistoffen in medische en wetenschappelijke omgevingen. Eerder deze week berichtten we over een leraar op de middelbare school die een manier heeft verzonnen om dergelijke apparaten te maken met behulp van transparanten en een fotokopieerapparaat. Nu hebben wetenschappers van Indiana's Purdue University een nieuwe methode aangekondigd om ze op papier te gebruiken. Terwijl eerdere benaderingen het leggen van waslijnen of ander hydrofoob (waterafstotend) materiaal op hydrofiel (waterabsorberend) papier betekenden, maakt deze methode gebruik van in de winkel gekocht hydrofoob papier en creëert het de microkanalen door de waterdichte coating weg te branden met een laser .

Op dit moment worden lab-on-a-chip-apparaten gemaakt met behulp van fotolithografie of etstechnieken om microkanalen te maken op kleine glazen of kunststof platforms. De te analyseren vloeistof moet vervolgens door die kanalen worden gepompt met behulp van kleine pompen en kleppen.

Het Purdue-proces begint met een strook gewoon was- of perkamentpapier, zoals dat voor het koken wordt gebruikt. Zodra de laser de was in precieze lijnen, stippen en patronen wegbrandt, wordt het onderliggende hydrofiele basispapier belicht. Silica-microdeeltjes worden ook op sleutelposities geplaatst om de vloeistof door de kanalen te trekken. Net als bij conventionele papierstrooktests, wordt de vloeistof uiteindelijk naar een reagens getrokken, waardoor het papier van kleur verandert als een specifieke chemische stof in de vloeistof aanwezig is. Gebruikmakend van de microkanalen kunnen verschillende delen van de papierstrook worden gebruikt om te testen op verschillende chemicaliën binnen hetzelfde monster.

Als een proof-of-concept-oefening behandelden de wetenschappers een deel van het papier met luminol, dat wordt gebruikt om de aanwezigheid van hemoglobine in het bloed te detecteren. Toen er bloed op het papier werd geïntroduceerd, fluoresceerde de luminol blauw.

Het veld van microfluïda voor papier is niet nieuw, maar deze specifieke benadering zou aanzienlijk eenvoudiger zijn dan wat eraan voorafging. "Ons proces is veel eenvoudiger omdat we alleen een laser gebruiken om patronen te maken op papier dat je commercieel kunt kopen en het is al geïmpregneerd met hydrofoob materiaal", zegt Babak Ziaie, een Purdue-professor in elektrische en computertechnologie en biomedische engineering. "Het is een eenstaps proces dat kan worden gebruikt om een ​​goedkope diagnostische tool voor de ontwikkelingslanden te maken, waar mensen zich geen duurdere analytische technologieën kunnen veroorloven."

Onderzoekers van de Pennsylvania State University kondigden afgelopen november iets vergelijkbaars aan: papieren teststrips die aangeven wanneer ze klaar zijn om te worden gelezen, via een kleurveranderende stip die de vloeistof door microkanalen binnen een waslaag bereikt.

Het Purdue-onderzoek is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Lab on a Chip .

Onderzoekers hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor het maken van lab-on-a-chip-apparaten met behulp van in de winkel gekocht vetvrij papier (foto: Birck Nanotechnology Centre, Purdue University)

Een van de microfluïdische papieren teststrips, fluorescerend blauw om de aanwezigheid van hemoglobine aan te geven (foto: Birck Nanotechnology Centre, Purdue University)