Tornado lab-on-a-chip teknologi med mikropincet til at opdage farlige vira, biologiske forureninger

Purdue University-forskere har udviklet en ny klasse af optiske nanotweezere, der kan fange og detektere biomolekyler, vira og DNA hurtigere. Teknologien kan også bruge lys til hurtigt at opdage kræft eller forbedre produktionen af ​​medicin, et vigtigt skridt fremad, da næsten halvdelen af ​​amerikanerne har brugt mindst ét ​​receptpligtigt lægemiddel inden for den seneste måned.

Forskerne udviklede en nanostruktureret plasmonisk metafilm ved at perforere huller i nanoskala i en guldfilm. Derefter, metafilmen fungerer som en pincet til at fange og fange små partikler ved at fokusere lys på specifikke pletter på filmen og ved at opvarme disse pletter og skabe lokale termiske gradienter i den omgivende væske. Dette giver en lille tornado-lignende effekt.

"Alt dette resulterer i en revolutionerende kompakt lab-on-a-chip - en innovativ tilgang til at opdage og diagnosticere en tumor eller en virussygdom, " sagde Alexander Kildishev, en lektor ved Purdues School of Electrical and Computer Engineering, som var med til at lede forskerholdet.

Purdue plasmoniske metafilm bruger en kombination af termiske og elektriske felter til at skabe hydrodynamiske strømme, der resulterer i hurtig transport af suspenderede partikler, bringer dem til overfladen af ​​metalfilmen for let at fange og detektere.

En anden fordel ved det nye system er den øgede evne til at sortere disse bittesmå partikler og derefter kollektivt detektere sorterede mønstre såsom medicinforurenende stoffer eller vandurenheder. Teknologien har potentielle anvendelsesmuligheder for lægemidler, biohazard detektion og vandkvalitetstests.

"Så vidt vi ved, vores plasmoniske nanotweezer er mere robuste til at fange og detektere molekyler end tidligere sammenlignelige lab-on-a-chip-systemer, " sagde Kildishev. "Vores system giver også bedre følsomhed og bruger mindre laserkraft. Vi har skabt en avanceret selvstændig lab-on-a-chip platform, der giver os mulighed for at fange og opdage farlige partikler såsom medicin og vandforurenende stoffer og fjerne dem fra væsker."

"Vores system er meget fleksibelt at styre og giver en bred vifte af funktionalitet, " sagde Kildishev. "Vi bruger multifunktionelle, billige lyskilder for at overgå dyrere alternativer."

Purdue nanotweezers kunne også bruges med disse billige bredbåndslyskilder til at kombinere ædelmetal og dielektriske nanopartikler, som kunne have applikationer til langvarig, ikke-fading farvetryk.