Forskning i mikrofluidik og nanofluidik giver billige måder at analysere blod og filtrere vand på (m/ video)

Rohit Karnik, en lektor i maskinteknik ved MIT, adresserer udfordringer i den virkelige verden med sin forskning i mikrofluidik og nanofluidik. De undersøgelser, som Karnik og hans team har udført på væskeflow på molekylært niveau, har afsløret vigtige data om væskes unikke adfærd, og har ført til udviklingen af ​​nye teknologier, der potentielt kan løse nogle af verdens mest presserende problemer.

Blodanalyse er afgørende for diagnosticering af malaria og en lang række andre sygdomme, og er særligt udfordrende i udviklingsregioner, hvor dyrt diagnostisk laboratorieudstyr ikke er let tilgængeligt. Ønsker at udvikle en overkommelig diagnostisk enhed, der direkte kan analysere en patients blod, Karnik, der leder Microfluidics and Nanofluidics Research Laboratory, og hans team har udviklet en ny mikrofluidisk teknik, der hurtigt kan adskille specifikke celler fra prøver af fuldblod. Processen er afhængig af den naturlige interaktion af molekyler på cellen med molekyler på overfladen af ​​enhedens kanaler, betydeligt reducere antallet af trin, der kræves til analyse.

Karnik-forskningsgruppen har også tacklet udfordringen med at levere rent drikkevand, et globalt problem, der berører omkring en milliard mennesker over hele verden. Karnik var den første til at erkende xylems filtreringspotentiale, porøst væv i planters vaskulære system, der transporterer væske. Xylem indeholder membraner, der er små nok til at passere vand, men ikke bakterier. Holdet undersøgte xylem-strukturer af planter og byggede et vandfilter ved blot at brække grenen af ​​et fyrretræ af, skræller barken væk, og strømmende forurenet vand gennem grenen. Det improviserede filter var i stand til at fjerne mere end 99 procent af bakterierne fra vandet i et enkelt filtreringstrin. Den ejendommelige struktur af xylem muliggjorde høje vandstrømningshastigheder, peger på potentialet i at bygge kompakte, lavpris, engangsvandfiltre fra plantexylem.

Gruppen fokuserer også på at kontrollere nanostrukturen af ​​materialer såsom grafen til forbedret vandafsaltning og gasseparationer; mikrofluidisk adskillelse af cancerceller; og fluidiske anordninger til at forbedre kvaliteten af ​​nanopartikler til lægemiddellevering.