Fremstilling af fluorescerende chips ved hjælp af en inkjetprinter

Hver måltid er det samme. Dit barn klemmer sig om maven og klager over ondt i maven. I som forældre er ved jeres forstand, og intet, du prøver fra dit hjemmemedicinskab, har nogen effekt. Kan det være, at dit barn lider af cøliaki - glutenintolerance? Tidligere har du ville have været nødt til at gå til en speciallæge for at finde svar på den slags spørgsmål. Nu, selvom, Fraunhofer -forskere har en anden vision:en simpel test, der indebærer at tilføje en dråbe blod til en lille engangschip, og få resultaterne via smartphone -appen inden for få minutter. Forskerne ønsker at udvikle denne slags chips til at opdage andre sygdomme, samt at bruge dem til at garantere fødevaresikkerhed, for eksempel ved at detektere specifikke toksiner.

Disse chips udvikles af forskere ved Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF i Jena sammen med branchepartnere. Industripartnerne leverer chipsene, som kommer med små kanaler. Fraunhofer -forskerne forsyner derefter chipsene med den nødvendige optik. "Vi præger en lampe såvel som en fotodetektor - ved hjælp af en konventionel, kun let modificeret inkjetprinter, "forklarer Falk Kemper, en forsker ved Fraunhofer IOF. Nøglen er, at forskerne bruger en særlig slags blæk, der indeholder fluorescerende polymerer eller nanopartikler.

Sådan fungerer chipsene:Når moderen tilføjer en dråbe af sit barns blod til chippen, små kanaler på overfladen af ​​chippen leder den, så den blandes med specielle ankermolekyler såvel som med et fluorescerende farvestof. Ved test for cøliaki, ankermolekylet vil kun binde til cøliaki -markører; alle andre molekyler får lov til at passere. Hvad angår det fluorescerende farvestof, dette sætter sig fast i toppen af ​​"stakken" af ankermolekyler og sygdomsmarkører. Igen, det vil kun knytte sig til de specifikke sygdomsmarkører. På dette tidspunkt, den indbyggede lampe får det fluorescerende farvestof til at lyse. Med andre ord, hvis fotodetektoren "ser" fluorescerende lys, så er sygdomsmarkøren til stede - og barnet diagnosticeres som lider af cøliaki. Imidlertid, hvis barnet ikke er påvirket af cøliaki, det fluorescerende farvestof binder ikke til molekylerne og filtreres simpelthen igennem. Chippen forbliver mørk.

Fire forskellige specialblæk gør det muligt at præge lampen og detektoren på chippen. "Både lampen og detektoren har i det væsentlige fire lag:en elektrode i bunden, et aktivt polymerlag, en anden elektrode og derefter et fjerde filterlag, "siger Kemper. Når lampens elektroder udsættes for en elektrisk strøm - tilsluttet, hvis du vil - lyser polymerlaget og udsender lys. Problemet er, at detektoren ikke ved, om det lys kommer fra lampen eller fra farvestoffet - det er her filtrene kommer ind. Et filter sidder oven på lampen og tillader kun blåt lys igennem. I mellemtiden, farvestoffet lyser gult - og filteret på detektoren tillader kun gult lys. Med andre ord, detektoren er blind for det blå lys, der stimulerer lampen.

Indtil nu, denne form for fluorescens -test har krævet et forholdsvis omfattende og dyrt apparat. "Ved at udskrive chipsene ved hjælp af en inkjetprinter, vi skrider frem mod en omkostningseffektiv måde at producere fluorescenssensorer hurtigt og effektivt. Vores metode bevarer også materiale og ressourcer, da vi kun anvender materialet præcist, hvor det er påkrævet, "siger Kemper. En anden fordel er, at det er lige så omkostningseffektivt at fremstille en enkelt chip, som det er at masseproducere dem ved hjælp af en roll-to-roll-teknik.