آخرین مطالب

میکروسیال های مبتنی بر کاغذ مسیری را برای نمونه سازی سریع و کم هزینه ارائه می دهند


میکروسیال های مبتنی بر کاغذ مسیری را برای نمونه سازی سریع و کم هزینه ارائه می دهند

کاغذ چند لایه می تواند سیال را با دقت و دقت بالا از طریق ساختارهای کاغذی متخلخل هدایت کند و می تواند در سیستم های پیچیده جابجایی مایعات مانند تست های واکنش زنجیره ای پلیمراز COVID-19 و ماشین های توالی یابی DNA استفاده شود. اعتبار: تگزاس A&M Engineering

تیمی از دپارتمان مهندسی شیمی Artie McFerrin در دانشگاه A&M تگزاس، به سرپرستی دانشیار دکتر Zachary Gagnon و دانشجوی فارغ التحصیل Nazibul Islam، روش جدیدی را برای ساخت دستگاه‌های تشخیصی با استفاده از میکروسیال‌های مبتنی بر کاغذ ایجاد کرده‌اند که می‌تواند به سرعت نمونه‌سازی و نمونه‌سازی شود. مقیاس بندی شده برای تولید

تحقیقات آنها اخیراً روی جلد منتشر شده است تحلیلگر.

حوزه میکروسیالات به جزئیات حرکت مایعات از طریق کانال های کوچک و نحوه کنترل این حرکت برای استفاده در کاربردهای تکنولوژیکی می پردازد. نمونه‌هایی از این سیستم‌های میکروسیال شامل دستگاه‌های تشخیصی، مانند آزمایش‌های بارداری و COVID-19 است.

این سیستم ها حاوی یک پمپ و یک تراشه هستند، جایی که پمپ مایع را به کانال های کوچک روی تراشه منتقل می کند، جایی که مایع در آن جریان دارد، در نهایت با معرف تشخیصی مواجه می شود – ماده ای که از نظر شیمیایی با آنتی بادی ها یا عواملی که یک واکنش شیمیایی قابل شناسایی را آغاز می کند، واکنش می دهد.

به عنوان مثال، یک نمونه بزاق یا مخاط هنگام انجام آزمایش واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) COVID-19 ارائه می شود. مایع از طریق کانال‌های روی تراشه به ریز چاه‌ها منتقل می‌شود، جایی که اسید ریبونوکلئیک ویروسی (RNA) ابتدا به DNA تبدیل می‌شود، سپس تقویت می‌شود. در حضور ویروس SARS-COVID-2، معرف‌های PCR مراحل فوق را برای شناسایی COVID-19 آغاز می‌کنند.

علیرغم استفاده برای کاربردهای مختلف، تحقیق و توسعه برای دستگاه های میکروسیال، همراه با استفاده از پلاستیک در آنها، ساخت نمونه اولیه و مقیاس بندی این دستگاه ها را بسیار پرهزینه می کند.

Gagnon گفت: “یک آزمایش نمونه اولیه آزمایش بارداری در مقیاس کوچک می تواند یک سرمایه گذاری شش رقمی باشد و ورود محصولات میکروسیال مبتنی بر مصرف کننده به بازار را تقریبا غیرممکن می کند.” “آزمایشگاه ها و محققان دانشگاهی در حال انتشار مقاله هستند اما نمی توانند تجاری سازی کنند. انگیزه ما یافتن راهی برای دموکراتیک کردن پلت فرم های نمونه سازی سریع است تا محققان بتوانند محصول میکروسیال خود را تجاری کنند.”

برای رفع این مشکل، محققان به میکروسیال های مبتنی بر کاغذ روی آوردند. میکروسیالات مبتنی بر کاغذ ایده جدیدی نیست. استفاده‌های قبلی آن در دستگاه‌های تشخیصی توسط فتیله مایع تأمین می‌شود – فرآیندی که در آن مایع می‌تواند به دلیل هندسه‌های خاص محفظه‌ها بدون نیروهای خارجی جریان یابد. نمونه‌های متداول دستگاه‌های کاغذی مبتنی بر فیتیله، آزمایش‌های بارداری و تست‌های خانگی آنتی‌بادی/آنتی‌ژن کووید است.

در حالی که جابجایی غیرفعال سیال به توسعه چندین آزمایش تشخیصی کمک کرده است، فقدان کنترل فعال مایع و تغییرپذیری ناشی از انتقال مویرگی به دلیل تبخیر سطحی، یک محدودیت فنی عمده برای دستگاه‌های میکروسیال مبتنی بر کاغذ است.

در مقابل، دستگاه های میکروسیال کاغذی محققین مشابه دستگاه های میکروسیال پلاستیکی سنتی عمل می کنند. روش آنها به محققان این امکان را می دهد که دستگاه های تشخیصی را با استفاده از کاغذ چند لایه برای هدایت جریان های پیوسته میکروسیال متخلخل با استفاده از منابع فشار خارجی مانند پمپ ها بسازند. به عبارت دیگر، کاغذ چند لایه می تواند سیال را با دقت و دقت بالا از داخل ساختارهای کاغذی متخلخل هدایت کند و می تواند در سیستم های پیچیده جابجایی مایعات مانند دستگاه های PCR و توالی یابی DNA استفاده شود.

گاگنون گفت: «مطالعه ما نشان داد که می‌توانیم دستگاه‌های تشخیصی ایجاد کنیم که معمولاً به ساخت اتاق تمیز دقیق از کاغذی که در آزمایشگاه خود لمینت می‌کردیم نیاز دارند و اساساً همان نوع رفتار جریان را مشاهده می‌کنند».

دستگاه‌های تشخیصی مبتنی بر کاغذ آن‌ها به حداقل تجهیزات نیاز دارند، می‌توانند به سرعت نمونه‌سازی شوند و برای مقاصد تولیدی با کسری از هزینه دستگاه‌های میکروسیال سنتی مقیاس‌بندی می‌شوند و مسیری در دسترس و ارزان برای عملیات میکروسیال‌ای ایجاد می‌کنند.

ماهیت متخلخل کاغذ چندین مزیت را ارائه می دهد زیرا جریان سیال مداوم را امکان پذیر می کند و دامنه کاربرد دستگاه های میکروسیال کاغذی را افزایش می دهد. به عنوان مثال، اسلام از این تکنیک ساخت برای بررسی کاربردهای مختلف میکروسیال کاغذی، مانند مطالعه خاصیت ارتجاعی گلبول های قرمز یا تمرکز DNA استفاده کرد. یکی دیگر از دانشجویان فارغ التحصیل از گروه مهندسی شیمی، جراد یوست، از این فناوری برای انجام تقویت DNA با استفاده از دستگاه میکروسیال کاغذی استفاده کرده است و نیازی به تجهیزات آزمایشگاهی بزرگ و حجیم ندارد.

گاگنون گفت: «این تحقیق یک جایگزین بالقوه برای دستگاه‌های میکروسیال سنتی ارائه می‌کند. ما نشان داده‌ایم که همپوشانی کافی بین طرح‌های میکروسیال مبتنی بر کاغذ و طرح‌های سنتی وجود دارد و این فرصت را برای سایرین در میکروسیال‌ها فراهم می‌کند تا محصولات خود را تجاری کنند.»


محققان یک ریزتراشه مجهز به گوشی هوشمند را برای آزمایش تشخیص پزشکی در خانه توسعه دادند


اطلاعات بیشتر:
Md. Nazibul Islam و همکاران، فشار میکروسیال در کاغذ (μPiP): نمونه سازی سریع و جابجایی مایع کم هزینه برای تشخیص روی تراشه، تحلیلگر (2021). DOI: 10.1039/D1AN01676H

ارائه شده توسط دانشگاه A&M تگزاس

نقل قول: میکروسیال های مبتنی بر کاغذ مسیری برای نمونه سازی سریع و کم هزینه ارائه می دهند (2022، 20 مه) در 21 مه 2022 از https://medicalxpress.com/news/2022-05-paper-based-microfluidics-pathway-rapid-low بازیابی شده است. -cost.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.