Hemmeligheden bag lab-on-a-chip gennembrud:Matsort neglelak

BYU elektroingeniørstuderende er faldet over en meget ukonventionel metode, der kunne fremskynde lab-on-a-chip sygdomsdiagnose.

Når nogen tager på hospitalet for en alvorlig sygdom, hvis der er mistanke om en bakteriel infektion, det kan tage op til tre dage at få resultater fra en bakteriekulturtest. Inden da det er ofte for sent at behandle infektionen tilstrækkeligt, især hvis bakterierne er resistente over for almindelige antibiotika.

BYU-studerende arbejder på et projekt for at diagnosticere antibiotikaresistente bakterier, eller superbugs, på mindre end en time. Deres metode er afhængig af at udvinde bakterier fra en blodprøve og derefter trække DNA fra den bakterie. Hvis specifikke genetiske koder, der indikerer antibiotikaresistens, er til stede i DNA'et, fluorescerende molekyler kan knyttes til disse steder. Laserlys kan derefter skinne på DNA -prøverne, og molekylerne lyser.

Den krævede præcision for at justere laserlyset til minimale DNA-prøver er kompleks og efterlader lidt plads til fejl. BYU forskerholdet, ledet af Dr. Aaron Hawkins, arbejder på at finde effektive måder at kanalisere lys og DNA indeholdende væsker sammen i en lab-on-a-chip. Processen har været udfordrende, men de har endelig fundet en usandsynlig løsning - sort neglelak.

"Vi kæmpede i mange måneder, indtil en studerende foreslog, at vi skulle prøve en mat neglelak over et lag af den fotoresist, vi normalt bruger til at bygge chips i vores renrum, " sagde Hawkins. "Det lød skørt og lidt sjovt, men efter lidt forsøg og fejl, det viste sig at fungere meget godt."

Da det usandsynlige forslag kom frem, undersøg hovedforfatter og ph.d. kandidat Matt Hamblin besluttede, at det var et forsøg værd, da intet andet fungerede.

"Jeg prøvede så mange komplicerede lys-interferens-baserede metoder, men neglelak gjorde tricket, sagde Hamblin, som tilfældigvis også er en del af BYU's standup comedy klub, Humor U. "Det er lidt sjovt, fordi det først kom op som en joke, men nogle gange kan komplicerede problemer løses med forenklede løsninger."

Neglelakken danner en mørk film over chippen, der absorberer og spreder lys for at producere et "blackout" lag. Dette mørklægningslag blokerer lys over det meste af chippens område, men tillader det at passere gennem små åbninger, der er justeret til væskeholdige kanaler. Med tilstedeværelsen af ​​mørklægningslaget, en stor stråle af laserlys kan skinne på chippen med grove justeringstolerancer, og laserenergi når kun de kritiske punkter, der fører til DNA-identifikation.

"Neglelakken blokerer lys fra dele af enheden, som vi ikke ønsker skal belyses, " tilføjede Hamblin.

Den matte neglelak gør denne test af sygdomme mere tilgængelig og praktisk i et instrument, der kan bruges i en rigtig hospitalsindstilling. Neglelakteknikken er fleksibel og kan bruges på en række forskellige overflader.

Forskningen er offentliggjort i Journal of Micro/Nanolithography, Mems, og MOEMS .