Сила тяжести

4 августа 2023 г. Конн Гастингс Диагностика, Медицина

Исследователи из Университета Дьюка разработали микрофлюидное устройство с гравитационным приводом, которое предназначено для использования в качестве диагностической технологии в регионах с низкими ресурсами. Микрофлюидика обладает огромным потенциалом для диагностики на месте, но включение крошечных насосов и других сложных электронных компонентов резко увеличивает сложность и стоимость таких устройств. В попытке разработать недорогую альтернативу эти исследователи обратились к гравитации как к способу перемещения капель по крошечным каналам внутри устройства, используя пятна высушенных реагентов для влияния на анализ, а также различные области, покрытые специальной поверхностью. покрытия, влияющие на путь капель и их скорость. Исследователи надеются, что эта технология сможет открыть возможности диагностики на месте для тех, кто живет в самых отдаленных и бедных районах.

Микрофлюидика меняет правила игры, позволяя проводить сложные биомедицинские диагностические анализы, которые раньше требовали дорогостоящего и громоздкого лабораторного оборудования, на крошечном чипе. Некоторые из людей, готовых получить максимальную выгоду от этой революции в миниатюризации, живут в районах с ограниченными ресурсами и не имеют легкого доступа к больницам и клиникам. Однако, если такие технологии не являются еще и дешевыми, они все равно могут оставаться недоступными для многих таких людей.

Имея это в виду, эти исследователи создали недорогую микрофлюидную систему, которая работает на гравитации вместо насосов и которую, по утверждению исследователей, можно создать очень просто, даже путем вырезания каналов в деревянном блоке. «Элегантность этого подхода заключается в его простоте — вы можете использовать любые инструменты, которые вам понадобятся, чтобы заставить его работать», — сказал Хамед Вахаби, один из разработчиков новой технологии. «Теоретически можно просто использовать ручную пилу и вырезать каналы, необходимые для теста, в куске дерева».

Такие технологии включают перемещение капель по небольшим каналам, включая биологические образцы и реагенты, которые делают анализ возможным. Некоторые используют капиллярное действие для перемещения капель, но этого редко бывает достаточно, чтобы анализ работал, и в качестве дополнения требуются крошечные электрические насосы, что резко увеличивает стоимость технологии.

«Большинству микрофлюидных устройств для работы требуется нечто большее, чем просто капиллярные силы», — сказал Ашутош Чилкоти, другой исследователь, участвовавший в исследовании. «Этот подход намного проще, а также позволяет проектировать и эксплуатировать очень сложные пути прохождения жидкости, что непросто и дешево сделать с помощью микрофлюидики».

Вместо этого эти исследователи использовали специальные поверхностные покрытия для повышения «скользкости» или «липкости» определенных каналов, увеличивая скорость и тенденцию капель пересекать разработанные ими маршруты. Специализированная установка, на которой устройство размещается попеременно, поворачивает его на 90 градусов, чтобы инициировать гонку капель под действием силы тяжести, а простой светодиод и детектор света могут считывать сигналы, создаваемые анализом.

«Мы придумали множество различных элементов для управления движением, взаимодействием, временем и последовательностью нескольких капель в устройстве», — сказал Вахаби. «Все эти явления хорошо известны в этой области, но никто раньше не думал использовать их для систематического управления движением капель».

Посмотрите видео, демонстрирующее технологию ниже:

Исследование в журнале «Устройство: гравитационный капельный жидкостный тест в месте оказания медицинской помощи»

Источник: Университет Дьюка

Конн Гастингс

Конн Гастингс получил докторскую степень в Королевском колледже хирургов в Ирландии за свою работу в области доставки лекарств, исследуя потенциал инъекционных гидрогелей для доставки клеток, лекарств и наночастиц при лечении рака и сердечно-сосудистых заболеваний. После получения докторской степени и завершения года постдокторских исследований Конн продолжил карьеру в академической публикации, а затем стал штатным научным писателем и редактором, сочетая свой опыт в области биомедицинских наук со страстью к письменному общению.