DIY-pumpe tager videnskaben ud af laboratoriet

En simpel trykpumpe, lavet af balloner og nylonstrømper, vil give flere mennesker flere steder mulighed for at teste for vandforurenende stoffer og analysere blodprøver.

Det geniale apparat, afsløret i tidsskriftet Lab on a Chip, koster kun $2 at lave, men fungerer næsten lige så godt som dets dyre og besværlige laboratoriemodstykker, uden behov for et højteknologisk laboratorium.

Oprettelse og test af DIY-pumper var et samarbejde mellem forskere ved RMIT og Walter and Eliza Hall Institute. Sammen designede de pumpen og demonstrerede dens levedygtighed i test til at påvise akvatiske parasitter og kræftceller, og studere karsygdomme.

Et tiltrængt feltværktøj

Pumper bruges til at få biologiske prøver til at strømme gennem mikrofluidiske enheder, gør det muligt at identificere deres indhold ved hjælp af et mikroskop.

Parasitolog lektor Aaron Jex fra Walter and Eliza Hall Institute er en førende forsker i global vandkvalitet og folkesundhedsinterventioner, og var medforfatter på undersøgelsen.

Han sagde, at den spændende innovation kunne føre til evnen til at teste og diagnosticere patienter for infektiøse patogener og akvatiske mikroorganismer på plejestedet.

"Parasitiske mikroorganismer har en stor indflydelse i fattige samfund i tropiske og subtropiske områder globalt, men også i udviklede lande, herunder Australien, " sagde lektor Jex.

"Der er et presserende behov for feltbaserede, billige diagnostiske værktøjer, der fungerer i udfordrende, nogle gange fjerntliggende og ofte komplekse miljøer, meget anderledes end et uberørt laboratorium.

"Så simpelt det end ser ud, denne enhed passer rigtig godt til disse behov og kan have en stor indflydelse."

Overraskende inspiration

RMIT ingeniør og hovedforfatter Dr. Peter Thurgood sagde, at holdet tog inspiration til den enkle opfindelse fra fodbolde, som holder store tryk, når de forstærkes.

"Vi startede med grundlæggende latexballoner, så indså, at almindelige strømper lavet af nylon og elastan kunne være et perfekt match til at forstærke dem, giver dem mulighed for at holde betydeligt højere tryk og fungere som pumper, " sagde Dr. Thurgood.

"Ved blot at vikle tre lag strømper rundt om latexballonen var vi i stand til at øge dens indre tryk med en faktor 10 - nok til at udføre mange vand- eller blodanalyser, som normalt ville kræve store, dyre pumper."

Lovende ansøgninger

Ballonpumpen blev testet som en point-of-care diagnostisk enhed til påvisning af meget lave koncentrationer af målkræftceller i væskeprøver, og fundet at arbejde.

RMIT biolog og medforfatter Dr. Sara Baratchi sagde, at det også havde lovende ansøgninger til tidlig diagnose af sygdom, hjemme eller i lægehuset.

"Den hydrodynamiske kraft af væske produceret af den forstærkede ballon var nok til at isolere celler til undersøgelse, hvilket var virkelig fantastisk for en pumpe på $2, " sagde Dr. Baratchi.

RMIT ingeniør og projektleder Dr. Khashayar Khoshmanesh sagde, at mere udbredt anvendelse af mikrofluidik havde været begrænset af omkostningerne og størrelsen af ​​udstyr.

"Ved at omdesigne sofistikerede mikrofluidiske enheder til forenklede, vi kan maksimere deres rækkevidde og applikationer, " sagde Dr. Khoshmanesh.

Eksperimenter viste, at den forstærkede ballonpumpe kunne bruges til at betjene mikrofluidiske enheder i flere timer uden et væsentligt tryktab. Pumpen passer også nemt i en inkubator og kan stå natten over.