Ученые из американского института солдатских нанотехнологий разработали основу диагностической системы лаборатории-на-чипе - миниатюрный встроенный мотор для перекачки жидкости. Это позволит снизить стоимость и расширить функциональные возможности устройств подобного рода.
Разработка лабораторий-на-чипе (lab-on-chip) - одно из важнейших направлений в имплантологии, медицине и оборонной промышленности. Благодаря миниатюрным диагностическим устройствам человек может сразу узнать о своем состоянии. Так, например, солдат на поле боя может сразу же оценить степень поражения от химического или бактериологического оружия с помощью недавно созданных экспресс-анализаторов.
Ученые из института солдатских нанотехнологий (Institute for Soldier Nanotechnologies, ИСН), подразделения Массачусетсткого технологического института, разработали основу диагностической системы лаборатории-на-чипе - миниатюрный встроенный мотор для перекачки жидкости.
В экспресс-анализаторе приходится проталкивать кровь через каналы диаметром около 10 микрон, в то время как диаметр красной кровяной клетки, эритроцита - 8 микрон. Поэтому нагнетающий насос должен быть не только миниатюрным, но и достаточно мощным, чтобы обеспечить необходимую циркуляцию.
Мощные механические насосы достаточно трудно реализовать в микромасштабе, поэтому исследователи остановились на устройствах, использующих электроосмотическое нагнетание жидкостей. Однако электро-осмотические насосы требуют напряжения активации не менее 100 вольт, что, естественно, не позволяет использовать их в составе компактных мобильных экспресс-анализаторов.
Ученые из ИСН решили модернизовать технологию сконструировав "трехмерный" электро-осмотический мотор, сообщает EurekAlert. Электроды, расположенные на различных высотах внутри каналов, благодаря переменному току, заставляют жидкость передвигаться от одного электрода к другому, выступая в роли своеобразных участков конвейера, проталкивающего жидкость через капилляры. Подобный разноуровневый конвейерный метод позволяет нагнетать жидкость со скоростью до 100 микрон в секунду при питании мотора от карманной батарейки.
1
Как объясняют ученые, эта довольно простая идея позволит сделать лаборатории-на-чипе массовыми и многофункциональными. Открытие ученых будет востребовано в первую очередь в оборонной и медицинской промышленности, где мобильные экспресс-анализаторы на основе технологии lab-on-chip уже появились и пользуются спросом. Спонсор проекта - вооруженные силы США.