Microfluidic-Einheiten Unter Verwendung der Prinzipien der Elektronischen Integration - Neue Technologie

Bringt in der Entwicklung von Labor-aufchip Einheiten, die schrumpfen und möglicherweise Laborversuche wie DNS-Analyse vereinfachen, sind in großem Maße gemildert worden durch die inhärente Komplexität der Anlagen voran, die sie versuchen auszutauschen. DNS-Analyse benötigt normalerweise ein Labor voll von Instrumenten und von einigen Tagen, Ergebnisse zu erzielen.

Aber jetzt ein Forscherteam am Staat Arizona-Hochschulbericht, dass sie einige Fortschritte im Bereich der microfluidic Teilauslegung, der Fälschung und der Integration gemacht haben und die Technologie zum Punkt beträchtlich geholt, in dem DNS-Analyse einfach erfolgt sein könnte und in weniger Zeit als heute benötigt worden. Die Forscher borgen ihre Ideen von aus, was dem König der Kleinintegration - Mikroelektronischen integrierten Schaltungen (IS) gestanden hat.

„Wir haben im Allgemeinen einige der Hauptideen der elektronischen Integration genommen und sie auf microfluidic Einheiten zugetroffen. Diese neue Plattform wird microfluidic IS genannt,“ sagte Robin Liu, Projektleiter in der Mitte für Angewandte Nano--Biowissenschaften (ANBC) am Arizona-BioAuslegungs-Institut. „Die Neuheit hier ist anstatt, Elektronen zu haben fließen zwischen elektronische Chips, mit microfluidics, das wir haben sehr kleine Mengen des flüssigen Bewegens zwischen Chips.“

Liu und seine Kollegen führen ihre Forschungsergebnisse in einem Artikel, „Entwicklung der integrierten microfluidic Anlage für genetische Analyse.“ einzeln auf Der Artikel ist die Titelgeschichte des SPIE-Zapfens Im Oktober 2003 von Microlithography, von Microfabrication und von Mikrosystemen.

Liu sagte, dass die Vorteile von integrierten microfluidic Einheiten In der Lage sein, hoch entwickelte Einheiten von den verhältnismäßig einfachen Teilen, Modularität von Bauteilen, Standardisierung von microfluidic Chips und die Fähigkeit aufzubauen, spezifische Teile eines Gesamtsystems anzuschließen und zu trennen umfassen.

„Traditionsgemäß, jedes Mal wenn Sie die Prozedur der biologischen Drogenerprobung in einer microfluidic Einheit ändern, müssen Sie ein ganzes Chip neu entwerfen,“ er erklärten. „Dieses erschwert alles, weil dann der Fälschungsprozeß geändert werden muss, die Integration muss geändert werden, die Auslegung muss geändert werden, alles muss geändert werden.

„Unter Verwendung eines Anfluges der integrierten Schaltung, können wir eins der Bauteile einfach austauschen, indem wir es trennen und einsteckend in einem unterschiedlichen, um verschiedene Funktionalitäten des Gesamtsystems zu erzielen,“ sagte Liu. „Es ist eine sehr flexible Plattform und immer wenn Sie die Wertbestimmung (eine spezifische Prüfung) ändern müssen oder Sie müssen die Reaktionen ändern, trennen Sie gerade den Block und stecken herein einen anderen Block.“ ein

Der Artikel beschreibt einige Anflüge zur Integration von komplexen Funktionalitäten im microfluidics. Sie umfassen Entwicklung von micromixers, von microvalves, von Zellerfassung, von Mikropolymerase-kettenreaktions-Einheiten und von neuen Methoden für die Herstellung von verwickelten, winzigen Teilen aus Plastik heraus.

Aber es ist die Integration, das Zusammenbringen dieser unvereinbaren Teile, in einem Gesamten zu arbeiten, dennoch protokolliert Betriebssystem, das der wichtigste Fortschritt ist, Liu sagte.

„Von einem Integrationsstandpunkt vereinfacht dieses Einheit,“ sagte er. „, Anstatt, jedes Bauteil auf ein Einzelgeräte zu setzen, kann ein Chip ein microvalve sein, ein Chip kann ein micropump sein. Wir bauen wirklich das Gesamtsystem auf, indem wir die Stücke zusammenbauen.

„Hoffnungsvoll, ist dieses die Standardprozedur für microfluidics in der Zukunft,“ fügte er hinzu. „Gerade wie die integrierte Schaltung ist der Standard für Mikroelektronik.“

Das Endergebnis würde eine microfluidic Einheit sein, die einige Laboranalyseprozeduren drastisch vereinfachen kann. Zum Beispiel konnte solch eine microfluidic Einheit verwendet werden, um direkte Probe-zuantwort Analyse von DNA-Proben zur Verfügung zu stellen. Das heißt, würde ein Labortechniker das Blut eines Patienten in ein Ende der Einheit einsetzen und sie würde Vertretung DNS-Daten (in den Stunden oder im Protokoll anstelle der Tage) liefern, wenn der Patient eine bestimmte Krankheit, Krebs oder einen HIV hat.

Solch Eine völlig integrierte Einheit würde keine Druck von Außen-Quellen, flüssige Speicherung, mechanischen Pumpen oder Ventile benötigen, die für flüssige Manipulation notwendig sind, mögliche Beispielverunreinigung beseitigen und Einheitsoperation vereinfachen. Diese Einheit stellt eine kosteneffektive Lösung zu direkte Probe-zuantwort genetischer Analyse zur Verfügung und hat folglich mögliche Auswirkung auf den Gebieten von schnellen Krankheitsdiagnosen, von Prüfung unter umgebungsbedingter Beanspruchung und von Befund der biologischen Kriegsführung.

ANBC, geführt von Frederic Zenhausern, wendet Fortschritte in der microfluidic Technologie an, um alle notwendigen Schritte der Nukleinsäureanalyse zu integrieren, um molekulare Diagnoseanlagen zu aktivieren. Zum Beispiel tut sich ANBC mit den Mayo Clinic und IBM-Biowissenschaften und das ÜbersetzungsGenomics-Forschungsinstitut zusammen, um eine integrierte „Nano--genomische“ Einheit für Melanomstudien zu entwickeln.

Am 31. Oktober 2003 Bekannt gegebenst

Date Added: Jan 16, 2004 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 12. June 2013 10:22

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