Gennembrud for lab-on-a-chip materiale

Forskere ved Sveriges KTH Royal Institute of Technology har udviklet en ny polymer velegnet til fotostrukturering, som åbner nye muligheder for medicinsk diagnostik, biofotonik og 3D-print.

Den såkaldte off-stoichiometric thiol-enes (OSTE) polymer blev udviklet på KTH specifikt for at imødekomme behovet for et materiale, der er egnet til både eksperimentel prototyping og storskala fremstilling af laboratorier-på-en-chip-eller, miniaturiserede bioanalytiske laboratorier.

"Det kan være meget nyttigt i en række forskellige applikationer, såsom diagnostiske værktøjer, der er tæt på patient, " siger en af ​​udviklerne, Tommy Haraldsson, docent i afdelingen Mikro og Nanosystemer på KTH.

En af de unikke egenskaber ved OSTE polymer er, at dens overflade er kemisk reaktiv uden at tilføje noget eller forberede overfladen på en speciel måde. Nu, en anden fordel er blevet afsløret.

I februar-udgaven af ​​Nature publishing group journal Mikrosystemer og nanoteknik , forfatterne rapporterer opdagelsen af, at ved eksponering for UV-lys, polymerens molekyler arrangerer sig selv på en måde, der væsentligt forbedrer fotostruktureringen.

Fotostrukturering er en teknik, hvorved UV-lys bruges til at størkne mikroskala 3D-former i flydende polymer. "Disse mikrostrukturer kan lede lys, såsom med bølgeledere. Eller de kan bruges til at styre væskestrømmen, såsom med mikrofluidiske kanaler, " siger Gaspard Pardon, en post-doc forsker i mikro og nanosystemer på KTH.

Indtil nu, hovedklassen af ​​polymerer, som KTH-materialet tilhører, thiol-en copolymerer, er blevet anset for at være uegnet til fotostrukturering.

"Med denne nye forståelse af de underliggende mekanismer og materialeegenskaber tilgængelige, vi kan også forudse fremtidige spændende ansøgninger, " siger undskyld.

"Biofotonik er et sådant område, " Pardon siger. Biofotonik udnytter lys og andre former for stråleenergi til at forstå cellers og vævs indre funktion. Denne tilgang gør det muligt for forskere at se, måle, analysere og manipulere biologiske materialer på måder, som aldrig før var muligt.

"Vi begyndte også at teste 3D-print af vores nye materiale. Ved at producere 3D-strukturer, der har materialets særlige overfladekemiske egenskaber, det ville gøre det muligt for polymeren at blive brugt i en række nye applikationer, " han siger.

OSTE-polymeren blev udviklet i løbet af de sidste fem år for at bygge bro over "lab-to-fab-gab", og skabe et alternativ til suboptimale hyldematerialer, der nu bruges til konceptuel udvikling af lab-on-a-chip-enheder. De overvejende materialer, der anvendes i dag, er kendt for at have dårlige mekaniske eller kemiske egenskaber, såsom absorption af små molekyler og vanskeligheder med permanent overflademodifikation.

Med KTH-materialet er det dog nemt at tilføje forskellige lag af materiale eller at ændre overfladeegenskaberne til håndtering af mikroskopiske strømme af væsker, uden at bruge lim eller på anden måde behandle materialets overflade. En anden mulighed er, at materialet tillader en simpel ændring i overfladens befugtningsevne og kemi.

"Vi kan også integrere følsomme biomaterialer og bioreagenser, og fremstillingsomkostningerne er potentielt reduceret, fordi materialet er så nemt at arbejde med, " siger undskyld.