Mini-Zentrifuge für einfachere Untersuchung von Blut, Zellen öffnet in einem neuen organ-on-chip-Möglichkeiten

Eine einfache innovation, die die Größe des ein Sandkorn, das heißt, wir können jetzt die analyse von Zellen und winzigen Teilchen, als wären Sie innerhalb des menschlichen Körpers.

Die neue micro-Gerät für fluid-Analyse wird es ermöglichen, maßgeschneiderte Experimente in der Entwicklung von Medikamenten und zur Erforschung von Krankheiten über neue „organ-on-chip“ – Systeme.

Es könnte auch zu verwandeln-Wasser-Verunreinigung Prüf-und medizinische Diagnose von Naturkatastrophen-Zonen, wo die niedrigen Kosten, einfache Verwendung und Portabilität machen es zu einem praktischen tool fast jeder benutzen kann.

Wie es funktioniert

Mikrofluidische oder “ lab-on-a-chip-Geräte werden Häufig verwendet, um zu analysieren, Blut und andere flüssige Proben, die gepumpt werden, die durch enge Kanäle in einem transparenten chip in der Größe einer Briefmarke.

Dieser neue chip nimmt, dass die Technologie einen Schritt weiter, indem eine dreidimensionale Kavität entlang des Kanals — denken Sie an einen schmalen tunnel, die sich plötzlich öffnet sich in einem Kuppel-Gewölbe — das schafft ein mini-vortex, wo Teilchen herumwirbeln, so dass Sie leichter zu beobachten.

Um diesem Hohlraum, Forscher eingefügt flüssiges Metall drop auf die Silikon-Form bei der Herstellung der chip.

Das flüssige Metall mit hoher Oberflächenspannung bedeutet, es hält seine form während des Spritzguss-Prozesses.

Schließlich das flüssige Metall wird entfernt, so dass nur der Kanal und einem kugelförmigen Hohlraum, bereit für die Verwendung als mini-Zentrifuge, erklärte der RMIT-Ingenieur und Studie co-Leiter Dr. Khashayar Khoshmanesh.

„Wenn die fluid-Probe tritt die sphärisch geformte Vertiefung in der Mitte, dreht es sich in den Hohlraum“, sagte er.

„Diese Spinnen entsteht ein natürlicher Wirbel, die wie eine Zentrifuge Maschine in einem Analytik-Labor, dreht den Zellen oder anderen biologischen Proben, so dass Sie untersucht werden, ohne die Notwendigkeit für die Erfassung oder Kennzeichnung.“

Das Gerät benötigt nur winzige Proben, so wenig, wie 1 ml Wasser oder Blut, und kann verwendet werden, um zu studieren winzige bakterielle Zellen mit Abmessungen von nur 1 µm, bis hin zu menschlichen Zellen so groß wie 15 Mikron.

Eine Plattform für das studieren von Herz-Kreislauf-Erkrankungen

Studie co-leader und der RMIT-Biologe, Dr. Sara Baratchi, sagte das Gerät von weichen sphärischen Hohlräumen verwendet werden könnten, zu imitieren, 3D, menschliche Organe und beobachten, wie sich die Zellen Verhalten in verschiedenen flow-Bedingungen oder Wechselwirkungen.

„Die Fähigkeit, maßgeschneiderte die Größe der Kavität ermöglicht auch anderen flow-Situationen simuliert werden — so können wir imitieren die Reaktion von Blutzellen unter gestörten flow-Situationen, zum Beispiel bei der verzweigungspunkte und Krümmungen der Herzkranzgefäße und Halsschlagadern, die anfälliger für Verengungen“, sagte Sie.

Diese Fähigkeit wird von Interesse für Australien boomenden biomedizinischen Industrie, medizinische Apparate, unter die top 10 Exporte im Jahr 2018 und im Wert von $3,2 Milliarden.

Baratchi sagte, die Entdeckung war nur möglich durch die Zusammenarbeit mit den Technologen von der School of Engineering and mechano-Biologen in der Schule für Gesundheits-und Biomedizinischen Wissenschaften, die Kräfte in RMIT ‚ s Mechanobiology und Mikrofluidik research group.

„Biologen wie mich, die zu kämpfen haben, zu studieren die Auswirkungen der Fluss-assoziierten Kräfte, die auf die zirkulierenden Blutzellen. Jetzt das miniaturisierte Gerät entwickelt, mit unsere engineering-Kollegen macht genau das,“ Baratchi sagte.

„Es ist eine geniale Lösung, die wirklich betont den Wert der interdisziplinären Forschung.“

Aber einige der spannendsten Anwendungen könnte auch außerhalb des Labors.

Eine billige und tragbare Wasser-test, den jeder verwenden kann

Eine andere viel versprechende Anwendung ist für die Identifizierung von Parasiten und anderen Infektionen in der Wasserstraßen, insbesondere in den Entwicklungsländern.

„Erfassung von Wasser-Verunreinigungen können eine schwierige Aufgabe sein, weil Sie nicht immer genau wissen, was Sie suchen,“ Khoshmanesh sagte.

„Aber mit diesem Gerät die Verunreinigungen werden erfasst und umkreist durch den Wirbel ohne Besondere Probenvorbereitung Zeit und Geld sparen.“

Ob für die Analyse von Wasser-oder Blut-Proben, die niedrigen Kosten und Portabilität der Geräte macht Sie attraktiv für eine ganze Reihe von Anwendungen.

Die gleiche Forschergruppe, die vor kurzem entwickelt eine Druckpumpe, aus latex-Luftballons, um das Gerät zu betreiben.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Pumpen, die so groß wie ein Schuhkarton, und Tausende von Dollar Kosten, ist deren kostengünstige und portable.

„Einfachheit ist ein sehr wichtiger parameter für unsere designs wegen, die oft übersetzt und die Kosten zu senken und große Anwendbarkeit außerhalb des Labors,“ Khoshmanesh sagte.

„Unsere neue mikrofluidische Gerät, kombiniert mit unserer Pumpe und ein smartphone zum aufnehmen von high-speed-Bilder, macht eine low-cost, autark und völlig tragbaren point-of-care-Diagnostik-Gerät.“