Mikrodispenser til langtidsopbevaring og kontrolleret frigivelse af væsker

Lab-on-a-chip (LOC) teknologi kan transformere medicin på måder, der kan sammenlignes med mikroprocessorrevolutionen - når først den kan fremstilles i en skalerbar, omkostningseffektiv måde. Forskere i Sverige rapporterer nu om en udvikling, der kan fremskynde denne revolution.

Et team fra KTH Royal Institute of Technology i Stockholm har skabt en enhed, der præcist dispenserer og opbevarer væsker, der kan bruges på en række diagnostiske lab-on-a-chip platforme, til en anslået produktionsomkostning på $2 til $6. Teknologien, som også kunne skaleres op i størrelse til brug i emballering af fødevarer, kosmetik og kemikalier, blev anmeldt i Naturkommunikation .

Aman Russom, professor ved KTH's Science for Life Laboratory forskningscenter, siger, at det overvinder udfordringer, der i mange tilfælde gør lab-on-a-chip for dyrt til at være af værdi uden for forskningslaboratorier.

Lab-on-a-chip teknologi lover at forvandle dyre sundhedslaboratorier til små, overkommelige og bærbare chips, der kan udføre forskellige test automatisk på plejepunkter. Enklere eksempler på LOC, såsom graviditetstest hjemme, allerede er begyndt denne overgang til en vis grad.

Ligesom alle laboratorier er afhængige af opbevarings- og dispenseringsenheder, LOC, også, er afhængig af at være effektiv opbevaring og frigivelse af væsker på en chip. Russom siger, at systemet udviklet på KTH ikke kun løser og automatiserer disse to problemer, men kan også udføre andre nødvendige teknikker, såsom filtrering, adskillelse og blanding af forskellige væsker med mindre ændringer.

Og vigtigst af alt, det konsoliderer disse funktioner på en enkelt enhed, uden de mange mekaniske dele og komplekse komponenter, som nutidens dispensere er afhængige af - og som også er dyre at producere. "Vi har vist, at vores forenklede mikrodispenser udfører forskellige operationer uden at ofre skalerbarhed eller kompatibilitet på tværs af forskellige fluidiske platforme, " han siger.

Den forenklede dispenser omfatter et rør med en åbning, der er dækket af en elastisk membran. Den aktiveres, når det indre tryk bliver større end den kraft, der kræves for at strække membranen. Tryk kan udøves ved at skubbe mekanisk eller fra centrifugespin. Når det indre tryk når det kritiske niveau, membranen strækker sig og giver en vej for væsken at udlede.

Medforfatter Amin Kazemzadeh, forskeren, der ledede udviklingen af ​​enheden, siger, at dispenseren muliggør fuld automatisering af en række kliniske tests. "For første gang, det muliggør og automatiserer separation af præcise mængder af både plasma og røde blodlegemer fra nogle få mikroliter til adskillige milliliter fuldblod i bærbare roterende laboratorie-på-en-chip- eller centrifugalenheder." Han siger, at enheden viste sig nøjagtig i adskillige test med forskellige væsker.

Lab-on-a-chip-enheder kan bruges til at udføre simple sundhedsrelaterede tests, såsom måling af koncentrationer af forskellige kemiske eller biologiske analytter, som i blod, plasma eller urin.

"Brugen af ​​disse enheder til at udføre sådanne tests reducerer markant mængden af ​​prøver og dyre kemiske reagenser, der bruges, og i mange tilfælde, forkorter testens varighed fra dage til mindre end en time, "Siger Kazemzadeh.

I bloddiagnostiske tests, fuldblod opdeles oftest i komponenter. For eksempel, koncentrerede røde blodlegemer kan bruges til at måle hæmatokritniveauer og til patienter, der har behov for iltbehandling. Plasma er den mest bekvemme kilde til proteiner, fedtsyrer, hormoner, cirkulerende biomarkører og transportceller, der bruges til sygdomsdiagnostik, herunder kræft og infektionssygdomme.

Russom og Kazemzadeh siger, at deres dispenser også kan være værdifuld i andre industrier ved at forlænge holdbarheden af ​​drikkevarer, kemikalier, kosmetik og medicinske stoffer, som hurtigt ødelægges efter deres pakker er åbnet. "Vores teknologi gør det muligt at dispensere væsker uden at tillade luft at komme ind i beholderen. Derfor, væsken inde i beholderne forbliver intakt selv efter brug. Det forlænger indholdets holdbarhed til produktets nominelle holdbarhed."