De Apparaten die van Microfluidic Principes Van Elektronische Integratie Gebruiken - Nieuwe Technologie

De Vooruitgang in ontwikkeling van laboratorium-op-spaander apparaten, die krimpen en potentieel laboratoriumtests zoals de analyse van DNA vereenvoudigen, is grotendeels aangemaakt door de inherente ingewikkeldheid van de systemen zij proberen te vervangen. De analyse van DNA vereist gewoonlijk een laboratoriumhoogtepunt van instrumenten en verscheidene dagen om resultaten te verkrijgen.

Maar nu een team van onderzoekers bij het rapport van de Universiteit van de Staat van Arizona dat zij verscheidene vooruitgang op het gebied van microfluidic componentenontwerp, vervaardiging en integratie hebben gemaakt, die de technologie brengen aan het punt waar de analyse van DNA eenvoudig en in beduidend minder tijd zou kunnen worden gemaakt dan vandaag vereist. De onderzoekers lenen hun ideeën van wat de koning van kleinschalige integratie - micro-electronische geïntegreerde schakelingen (IC) is geworden.

„Wij hebben fundamenteel genomen enkele primaire ideeën van elektronische integratie en toegepast hen op microfluidic apparaten. Dit nieuwe platform wordt genoemd microfluidic IC,“ bovengenoemde Robin Liu, projectleider op het Centrum voor Toegepaste nano-Biologische wetenschap (ANBC) bij het Instituut van het Ontwerp van Arizona Bio. De „nieuwigheid is hier in plaats van het hebben van elektronenstroom tussen elektronische spaanders, met microfluidics hebben wij zeer uiterst kleine hoeveelheden vloeistof die zich tussen spaanders bewegen.“

Liu en zijn collega's detailleren hun onderzoekbevindingen in een artikel, „Ontwikkeling van geïntegreerd microfluidic systeem voor genetische analyse.“ Het artikel is het dekkingsverhaal van het van Oktober 2003 Spie- Dagboek van Microlithography, Microfabrication en Microsystems.

Liu zei de voordelen van geïntegreerde microfluidic apparaten het kunnen omvatten verfijnde apparaten van vrij eenvoudige delen, modulariteit van componenten, normalisatie van microfluidic spaanders en de capaciteit bouwen om te stoppen in en specifieke delen van een algemeen systeem af te sluiten.

„Traditioneel, telkens als u de biotoetsprocedure in een microfluidic apparaat verandert, moet u een gehele spaander herontwerpen,“ hij verklaarde. „Dit compliceert alles, omdat dan het vervaardigingsproces moet worden veranderd, de integratie moet worden veranderd, moet het ontwerp worden veranderd, moet alles worden veranderd.

„Gebruikend een benadering van geïntegreerde schakelingen, kunnen wij één van de componenten eenvoudig ruilen door het af te sluiten en in verschillende te stoppen om verschillende functionaliteit van het algemene systeem te bereiken,“ bovengenoemde Liu. „Het is een zeer flexibel platform en wanneer u de analyse (een specifieke test) moet veranderen of u moet de reacties veranderen, sluit u enkel de module en de stop in een verschillende module af.“

Het artikel beschrijft verscheidene benaderingen van de integratie van complexe functionaliteit in microfluidics. Zij omvatten ontwikkeling van micromixers, microvalves, vangt de cel, van de micro- de apparaten polymerasekettingreactie en nieuwe methodes om ingewikkelde, minieme delen uit plastieken te maken.

Maar het is de integratie, het samenbrengen van deze ongelijksoortige delen, om in één algemeen, nog miniem werkend systeem te werken, dat de belangrijkste vooruitgang is, bovengenoemde Liu.

„Van een integratiestandpunt vereenvoudigt dit assemblage,“ hij zei. „In plaats van het zetten van elke component op één enkel apparaat, kan één spaander een microvalve zijn, kan één spaander een micropump zijn. Wij bouwen eigenlijk het algemene systeem door de stukken op te assembleren.

„Hopelijk, zal dit de standaardprocedure voor microfluidics in de toekomst zijn,“ hij voegde toe. „Enkel als de geïntegreerde schakeling is de norm voor micro-elektronica.“

Het eindresultaat zou een microfluidic apparaat zijn dat sommige procedures van de laboratoriumanalyse kan dramatisch vereenvoudigen. Bijvoorbeeld, zou zulk een microfluidic apparaat kunnen worden gebruikt om directe steekproef-aan-antwoord analyse van de steekproeven van DNA te verstrekken. Namelijk zou een laboratoriumtechnicus het bloed van een patiënt in één eind van het apparaat zetten en het zou DNA- gegevens die (in uren of notulen in plaats van dagen) verstrekken als de patiënt een bepaalde ziekte, kanker of HIV heeft tonen.

Zulk een volledig geïntegreerde apparaat zou geen externe drukbronnen, vloeibare opslag, mechanische pompen, of kleppen vereisen die voor vloeibare manipulatie die noodzakelijk zijn, die mogelijke steekproefverontreiniging elimineren en apparatenverrichting vereenvoudigen. Dit apparaat verstrekt een rendabele oplossing aan directe steekproef-aan-antwoord genetische analyse, en heeft zo potentiële invloed op het gebied van snelle ziektediagnostiek, het milieu testen en biologische oorlogsvoeringopsporing.

ANBC, die door Frederic Zenhausern wordt geleid, past vooruitgang in microfluidic technologie toe om alle noodzakelijke stappen van nucleic zuuranalyse te integreren om moleculaire kenmerkende systemen toe te laten. Bijvoorbeeld, ANBC partnering met de Kliniek van Mayo, en de Wetenschappen van het Leven van IBM en het Vertalende Onderzoekinstituut van het van de Genomica, is om een geïntegreerd „nano-genomic“ apparaat voor melanoma studies te ontwikkelen.

Gepost 31st Oktober 2003

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

Last Update: 12. June 2013 10:18

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit