Forsætlige revner og rynker giver en billig mulighed for medicinsk screening

Størrelse har betydning, når det kommer til at sortere biologiske materialer. Fra at identificere patogener til screening for lægemiddelbehandlinger, evnen til hurtigt at identificere og adskille partikler baseret på deres størrelse er et stadig vigtigere værktøj til diagnosticering og behandling af patienter, ifølge Huanyu "Larry" Cheng, Dorothy Quiggle Karriereudviklingsprofessor i Penn State's Institut for Ingeniørvidenskab og Mekanik. Cheng og hans internationale samarbejdspartnere ved Xiangtan University i Kina udviklede en billig, effektiv måde at fremstille en fleksibel sorteringsanordning til brug i biomedicinske sensorer.

De offentliggjorde deres tilgang i denne uge i ACS -anvendte materialer og grænseflader , et tidsskrift for American Chemical Society.

Traditionelle mikrofluidiske enheder fremstilles med præcise målinger til sortering af partikler af specifik størrelse, såsom at identificere de patogener, der ligger til grund for en infektion i en patients blod. Enhederne er bygget i rene rum med højt specialiseret udstyr for at opnå den nødvendige grad af nøjagtighed.

"Mikrofluidiske enheder er meget vigtige, men vi skal gøre et bedre stykke arbejde med at fremstille dem, "Sagde Cheng." Nuværende metoder kan tage dage, hvis ikke uger, og de er ofte dyre. "

For at reducere omkostninger og tid til at producere enhederne, forskerne hentede inspiration fra det, de vil overvåge:den bøjede, elastisk, undertiden rynket menneskekrop.

De brugte en polymer indeholdende kulstof og silicium kaldet PDMS, som bliver stiv, når den behandles med ultraviolet lys. Når først overfladen af ​​polymeren var stiv, de strakte det ud, skaber små revner i det stive lag. Forskerne indkapslede det derefter med et andet caplag af den samme polymer.

Næste, de gentog processen, men strakte polymeren, før den blev behandlet med UV -lys. Når de frigav den strakte polymer med en stiv overflade, det krøllede, med små rynker i ansigtet.

Når enhederne strækkes og frigives, revner og rynker fungerer som ventiler, lader små partikler strømme igennem, mens større objekter fastholdes.

"Vi kan bruge revnerne eller rynkerne til at manipulere væskestrømmen, "Sagde Cheng." Disse mekaniske deformationer er ikke nye, men de er ikke blevet undersøgt til brug i mikrofluidiske enheder. Vi endte med et dejligt ægteskab mellem de to strukturer, som kan fremstilles enkelt og til en lav pris. "

Cheng fokuserer på at udvikle fleksible, strækbare sensorer, der er i stand til trådløst at overvåge en persons helbred gennem deres fysiske bevægelser og kemiske signaler i deres sved, hud og mere. Målet, han sagde, er at forbedre patientens komfort og livskvalitet og samtidig indhente så mange oplysninger som muligt for at hjælpe med at informere diagnose og behandling.

"Vi ønsker at udvikle en selvstændig, strækbart system, der giver mulighed for langsigtet, kontinuerlig brug af trådløse sensorenheder til at fremme både mulighederne og komforten ved sundhedsovervågning for patienter, "Sagde Cheng." Evnen til at fremstille billige, storstilet tilgang til yderligere test er en kritisk komponent i et sådant system. "

Forskerne planlægger at fortsætte samarbejdet, Cheng sagde, og vil undersøge, hvordan man producerer og bruger mikrofluid -enheden endnu mere effektivt.