Een microchip die kan helpen de procestijd voor bloedanalyse te verkorten, wordt getoond door Selim Tanriverdi, een PhD-student aan de KTH. Credit: David Callahan – KTH Royal Institute of Technology CC-BY-SA
Onderzoekers hebben een manier gedemonstreerd om het proces voor het scheiden van deeltjes in vloeistoffen te versnellen en mogelijk op te schalen. Dit kan worden gebruikt voor het bestuderen van microplastics in drinkwater of zelfs voor het analyseren van kankercellen in bloed.
Rapporteren in Microsystemen en nano-engineeringeen team onder leiding van onderzoekers van het KTH Royal Institute of Technology beschrijven een snellere en nauwkeurigere methode van elasto-inertiële microfluïdica, een proces waarbij de beweging van minuscule deeltjes in vloeistoffen wordt gecontroleerd door gebruik te maken van zowel de elastische eigenschappen van de vloeistof als de krachten die een rol spelen wanneer de vloeistof beweegt.
Selim Tanriverdi, een Ph.D.-student aan de KTH en hoofdauteur van de studie, zegt dat de verbeterde techniek een breed scala aan potentiële toepassingen biedt in medische testen, milieumonitoring en productie. De methode kan helpen om snel cellen of andere deeltjes in bloedmonsters te sorteren, verontreinigende stoffen in water te verwijderen om te analyseren, of de ontwikkeling van betere materialen mogelijk te maken door verschillende componenten efficiënter te scheiden, zegt hij.
Het microfluïdische apparaat bestaat uit speciaal ontworpen kanalen die relatief grote hoeveelheden vloeistof snel kunnen verwerken, waardoor het perfect is voor toepassingen die snelle en continue scheiding van deeltjes vereisen, zegt Tanriverdi. Binnen deze kanalen kunnen deeltjes worden gesorteerd en uitgelijnd, een cruciale stap voor het scheiden van verschillende soorten deeltjes.
Een schema van het ontwerp van de microfluïdische chip. De inlaat wordt gevolgd door een recht focusgedeelte. Het hoofdkanaal is gesplitst in twee parallelle kanalen waarbij het onderste kanaal een iets hogere weerstand heeft, zoals gemarkeerd in het kader. Deze weerstand zorgt ervoor dat deeltjes het bovenste kanaal volgen, waardoor migratie kan worden waargenomen.
De verbeterde nauwkeurigheid wordt mogelijk gemaakt door het gebruik van speciale vloeistoffen die specifiek zijn ontworpen met hoge polymeerconcentraties. Dit geeft een visco-elastisch karakter dat kan duwen als water en terugveren, op een manier die vergelijkbaar is met een eiwit. Door deze krachten te combineren, kunnen deeltjes worden geleid om op specifieke manieren te bewegen.
“We hebben laten zien hoe de sample throughput kan worden verhoogd binnen ons microfluïdische kanaal,” zegt hij. “Dit zou de procestijd voor bloedanalyse verkorten, wat cruciaal is voor een patiënt.”
Uit het onderzoek bleek dat grotere deeltjes gemakkelijker te controleren waren en gefocust bleven, zelfs als de vloeistofstroom toenam. Kleinere deeltjes hadden optimale stroomsnelheden nodig om in lijn te blijven, maar vertoonden een betere controle onder de juiste omstandigheden.
De ontwikkeling van de methode vindt zijn oorsprong in een project om technologieën te ontwikkelen voor het monitoren van micro- en nanoplastics in water. Tanriverdi was Marie Skłodowska-Curie-onderzoeker bij het project, getiteld MONPLAS.
Meer informatie:
Selim Tanriverdi et al, Elasto-inertiële focussering en deeltjesmigratie in microkanalen met een hoge aspectverhouding voor scheiding met hoge doorvoer, Microsystemen en nano-engineering (2024). DOI: 10.1038/s41378-024-00724-2
Informatie over het tijdschrift:
Microsystemen en nano-engineering
Aangeboden door KTH Royal Institute of Technology
