BYU-studenten elektrotechniek zijn op een zeer onconventionele methode gestuit die de lab-on-a-chip-ziektediagnose zou kunnen versnellen.

Wanneer iemand voor een ernstige ziekte naar het ziekenhuis gaat, als een bacteriële infectie wordt vermoed, het kan tot drie dagen duren om resultaten te krijgen van een bacteriecultuurtest. Dan, het is vaak te laat om de infectie adequaat te behandelen, vooral als de bacteriën resistent zijn tegen gewone antibiotica.

BYU-studenten werken aan een project om antibioticaresistente bacteriën te diagnosticeren, of superbugs, in minder dan een uur. Hun methode is gebaseerd op het extraheren van bacteriën uit een bloedmonster en vervolgens het trekken van DNA uit die bacteriën. Als er specifieke genetische codes in het DNA aanwezig zijn die wijzen op antibioticaresistentie, fluorescerende moleculen kunnen aan deze plaatsen worden gehecht. Er kan dan laserlicht op de DNA-monsters worden geschenen en de moleculen zullen oplichten.

De vereiste precisie om het laserlicht uit te lijnen met minuscule DNA-monsters is complex en laat weinig ruimte voor fouten. Het onderzoeksteam van de BYU, geleid door Dr. Aaron Hawkins, werkt aan het vinden van effectieve manieren om licht en DNA-bevattende vloeistoffen samen te kanaliseren in een lab-on-a-chip. Het proces was uitdagend, maar ze hebben eindelijk een onwaarschijnlijke oplossing gevonden:zwarte nagellak.

"We worstelden vele maanden totdat een student voorstelde om een ​​matte nagellak te proberen over een laag van de fotoresist die we normaal gebruiken om chips te maken in onze cleanroom, " zei Hawkins. "Het klonk gek en een beetje grappig, maar na wat vallen en opstaan, het bleek heel goed te werken."

Toen de onwaarschijnlijke suggestie opkwam, hoofdauteur van de studie en Ph.D. kandidaat Matt Hamblin besloot dat het het proberen waard was, omdat niets anders werkte.

"Ik heb zoveel gecompliceerde op lichtinterferentie gebaseerde methoden geprobeerd, maar nagellak deed het, " zei Hamblin, die toevallig ook deel uitmaakt van BYU's standup comedy club, Humor U. "Het is een beetje grappig omdat het eerst als grap opkwam, maar soms kunnen ingewikkelde problemen worden opgelost met simplistische oplossingen."

De nagellak creëert een donkere film over de chip die licht absorbeert en verstrooit om een ​​"verduisterende" laag te produceren. Deze verduisterende laag blokkeert het licht over het grootste deel van het gebied van de chip, maar laat het door minuscule openingen die zijn uitgelijnd met vloeistofhoudende kanalen. Met de aanwezigheid van de verduisterende laag, een grote straal laserlicht kan op de chip worden geschenen met ruwe uitlijningstoleranties en laserenergie bereikt alleen de kritieke plekken die leiden tot DNA-identificatie.

"De nagellak blokkeert het licht van delen van het apparaat die we niet verlicht willen hebben, ', voegde Hamblin eraan toe.

De matte nagellak maakt dit proces van testen op ziekten toegankelijker en praktischer in een instrument dat in een echte ziekenhuisomgeving zou kunnen worden gebruikt. De nagellaktechniek is flexibel en kan op verschillende ondergronden worden gebruikt.

Het onderzoek is gepubliceerd in de Journal of Micro/Nanolithografie, mems, en MOEMS .