تقنيات جديدة لتطوير ورقة الأجهزة المستندة ميكروفلويديك

ابتكر الباحثون تقنية يستخدم ورقة رخيصة لجعل "ميكروفلويديك" أجهزة للتشخيص الطبي السريع والتحليل الكيميائي.

ويمثل الابتكار وسيلة لتعزيز الأجهزة التشخيصية المتوفرة تجاريا التي تستخدم الورق الشريط المقايسات مثل تلك التي اختبار لمرض السكري والحمل.

"مع النظم الحالية التي تستخدم شرائط الاختبار ورقة يمكنك قياس أشياء مثل درجة الحموضة أو نسبة السكر في الدم ، ولكن لا يمكنك إجراء فحوصات كيميائية أكثر تعقيدا" ، وقال باباك Ziaie ، وهو أستاذ من جامعة بوردو الهندسة الكهربائية والكمبيوتر والهندسة الطبية الحيوية. "هذا النهج الجديد يوفر القدرة على تمديد غير مكلفة الورقية النظم بحيث تكون قادرة على القيام بتحليل متعددة أكثر تعقيدا على نفس قطعة من الورق. انها منبر العامة التي يمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات."

النتائج التفصيلية في ورقة بحثية نشرت على الانترنت هذا الاسبوع في مجلة مختبر على رقاقة.

المختبر على واحد في رقاقة التكنولوجيا الحالية غير مكلفة نسبيا لأنه يجب أن يكون رقاقات مصممة خصيصا لأداء أنواع معينة من التحاليل الكيميائية ، مع القنوات التي تم إنشاؤها في الزجاج أو البلاستيك والمضخات والصمامات الصغيرة توجيه تدفق السوائل للاختبار.

وتستخدم رقائق لمختلف التطبيقات في مجال الطب والبحوث وقياس أنواع معينة من الخلايا والجزيئات في دم المريض ، ورصد الكائنات الحية الدقيقة في البيئة والأغذية ، وفصل الجزيئات البيولوجية للتحاليل المخبرية. لكن رقائق ، والتي هي تقريبا بحجم راحة اليد أو أصغر ، من الصعب على تصميم وتصنيع.

التقنية الجديدة هو أبسط لأنه سيتم احتواء منصة اختبار على شريط ورقة تحتوي على أنماط المتاح إنشاؤها بواسطة الليزر. الباحثون تبدأ مع وجود ورقة مسعور -- أو المواد الطاردة للمياه ، -- طلاء ، مثل ورقة أو شهادة جامعية ورقة الشمع المستخدمة لطهي الطعام.

واضاف "اننا يمكن شراء هذه الورقة في أي متجر كبير التجزئة الخصم" ، وقال Ziaie. "يمكن مخضخض هذه الأنماط في الملايين بتكلفة منخفضة للغاية."

ويستخدم الليزر لحرق الطلاء مسعور في النقاط والخطوط والنقوش ، وفضح الكامنة التي تمتص الماء الورق فقط حيث يتم تشكيل الأنماط.

"منذ وكيل مسعور موجود بالفعل في جميع أنحاء سماكة الورق ، اسلوبنا يخلق جزر أنماط ماء" ، وقال Ziaie. "تعديل هذا السطح لديها بنية مسامية إلى حد كبير ، مما يساعد على توطين وفخ مائي الكواشف الكيماوية والبيولوجية لتحليلها. وعلاوة على ذلك ، لقد أودعت بشكل انتقائي المجهرية الدقيقة السيليكا منقوشة على المناطق للسماح للنشر واحدة من نهاية قناة إلى أخرى."

تلك المجهرية الدقيقة تساعد على الفتيل السائل إلى المكان الذي سوف تتحد مع مادة كيميائية أخرى ، تسمى المتفاعلة ، الامر الذي ادى الى تغيير الألوان ومما يدل على أن نتيجة الاختبار إيجابية أو سلبية.

هناك حاجة إلى وجود نقوش على سطح ماء لطرق الكشف كثيرة في الكيمياء الحيوية ، مثل المقايسة المناعية المرتبطة مقايسة أو إليسا ، وتستخدم في علم المناعة للكشف عن وجود أجسام مضادة أو مولدات المضادات في عينة وقال Ziaie.

للتدليل على المفهوم الجديد ، أنشأ الباحثون شرائط رقة تتضمن المصفوفات من النقاط وتراجع في luminol ، وهي مادة كيميائية التي تحول الفلورسنت الأزرق عند التعرض للدم.

"ثم نحن رش الدم على الشرائط ، وتبين وجود الهيموغلوبين" ، وقال Ziaie ، الذي يوجد مقره في البحوث في مركز تقنية النانو Birck اكتشاف بارك في الجامعة. "هذه ليست سوى دليل على مفهوم".

ومن المعروف الليزر التعديل لتغيير "wettability" من المواد التي تسبب التغييرات الهيكلية والكيميائية على الأسطح. بيد انه قال ان هذا العلاج قد تم القيام به لم يسبق له مثيل على الورق.

وأجرى الباحثون التصوير عالية الدقة والتحليل الطيفي لدراسة آلية وراء تحويل مسعور ، ماء ورقة رق الكتابة بالليزر المعالجة.

هذا النهج الجديد هو داخل منطقة تسمى الأبحاث على microfluidics الورق.

"أساليب أخرى في ورقة على microfluidics هي أكثر تعقيدا" ، وقال Ziaie.

على سبيل المثال ، فقد طور الباحثون طريقة أخرى أن يضع خطوط من الشمع أو غيرها من المواد مسعور على رأس الورق ، وغير المعالجة المائية.

"لدينا عملية أسهل بكثير لأننا مجرد استخدام الليزر لخلق أنماط على الورق يمكنك شراء تجاريا والمشرب بالفعل مع المواد مسعور" ، وقال Ziaie. واضاف "انها عملية من خطوة واحدة يمكن ان تستخدم لصنع أداة تشخيصية غير مكلفة بالنسبة للعالم النامي حيث لا يستطيع الناس تحمل تقنيات تحليلية أكثر تكلفة."

قد يكون تعامل مع المواد الكيميائية الشرائط التي تتسبب في تغيير لون عند تعرضها لعينة السائل ، مع اجزاء مختلفة من نمط الكشف عن تفاصيل محددة حول مضمون من العينة. وقال انه يمكن استخدام شريط واحد لإجراء العشرات من التجارب.

قد تضاف إلى شرائح القارئ الالكتروني ، على غرار التكنولوجيا المستخدمة في اختبار الجلوكوز التقليدية. سوف يتغير لون تشير إلى وجود أو عدم وجود مركبات كيميائية معينة.

وقد كتب ورقة بحث من قبل طلاب الدراسات العليا جيريش Chitnis ، أقرع Zhenwen وتشانغ تشون لى ؛ Cagri ألف Savran ، وهو أستاذ مشارك في الهندسة الميكانيكية ، الهندسة الطبية الحيوية والهندسة الكهربائية والكمبيوتر ، وZiaie.

تمول مؤسسة العلوم الوطنية للعمل.

المصدر : http://www.purdue.edu/