生物科学门户网站
BIO1000.COM

研究人员将一滴水折叠起来解决了阻碍便携式诊断系统开发的问题

蒙特利尔,2019年10月9日,星期三-如果您曾经停下脚步看着窗玻璃上下雨,那您会发现两滴水接触并融合成一滴水后会发生什么。但是您可能从未想过,在这种现象下起作用的物理学是为开发小型个人生物分析设备提供解决方案的关键。来自IBM苏黎世研究中心和蒙特利尔理工大学肿瘤微流控实验室的国际科学家团队做出了这一非凡发现,并于近日在《自然》杂志上发表了他们的工作成果。

在芯片上安装实验室:长期的挑战

在过去的20年左右的时间里,全球对所谓的“单芯片实验室”设备进行的研究显示出了完善便携式工具的希望,这些便携式工具仅需要一些体液(例如血液,唾液,尿液)以筛查疾病或测量生物学数据。这些类型的微型系统已经可以使用很少的试剂进行简单的测量:血糖仪和妊娠试验就是两个例子。但是,当涉及到更复杂的分析时,需要将单个样品与一系列精确数量和特定顺序的试剂混合在一起,研究人员就很难兑现承诺。

将多种试剂集成到一个测试设备中的最有前途的方法之一是,使用类似于喷墨打印的技术,将皮升大小的液滴(十分之几十分之一)沉积到微系统中,然后密封该设备。与空气接触时,极少量的液体立即蒸发,留下非常精确的干燥试剂序列,当在测试时添加流体样品时,可以重新水合。但是,仍然存在一个主要困难:当液体流过干燥的试剂时,它会分散它们,“使信号变得混乱”,并阻止执行涉及精确生化测量的精密诊断步骤。

迄今为止从未研究过的现象揭示的解决方案

为了解决分散问题,IBM研究机构的研究人员OnurGökçe,Yuksel Temiz和Emmanuel Delamarche(苏黎世)想到了将水滴延伸到类似于人发宽度的微通道中的长带状形状的想法,并迫使液体折叠起来。这样做时,水样的闭合方式类似于固定拉链的方式。

精密经理Emmanuel Delamarche解释说:“这个非常有趣的过程使我们能够将干燥试剂所在的局部液体的流速降低到最低程度,这样,当试剂重新水化时,它们就不再分散了。”苏黎世IBM研究部诊断小组。

尽管观察到的结果是结论性的,但团队仍必须充分了解工作中的流体动力学现象(以前从未研究过),然后对其进行控制,以便可以将其用作可靠过程的一部分。Polytechnique肿瘤微流控实验室主任Thomas Gervais教授解决了该项目的这一部分。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。