Onderzoekers van de Washington State University hebben voor het eerst aangetoond dat ze elektrische velden kunnen gebruiken om waardevolle informatie te verkrijgen over de kleine, drijvende blaasjes die zich in dieren en planten verplaatsen en die van cruciaal belang zijn voor veel biologische functies.

De nieuwe techniek zou het voor onderzoekers gemakkelijker en goedkoper kunnen maken om belangrijke informatie te verkrijgen over veel biologische processen - van het begrijpen van de verspreiding van infecties bij mensen tot het verbeteren van technieken voor medicijnafgifte. Onder leiding van afgestudeerde student Adnan Morshed en Prashanta Dutta, hoogleraar aan de School of Mechanical and Materials Engineering, het werk is gepubliceerd in Fysieke beoordeling Vloeistoffen .

Aan de basis van veel van de biologie liggen cellen en, op nog kleinere schaal, celachtige bubbels die rondzweven in vloeistof en die cruciale taken vervullen. Dus, bijvoorbeeld, neuronen communiceren in onze hersenen via blaasjes die informatie en chemicaliën van het ene neuron naar het andere vervoeren. Het HIV-virus is een ander klein blaasje. Overuren, het blaasje dat HIV draagt, verandert en wordt stijver, wat aangeeft dat het virus besmettelijker wordt.

Maar het bestuderen van de eigenschappen van deze kleine en uiterst belangrijke cellulaire zakjes die door organismen in vloeistoffen reizen, was moeilijk, vooral wanneer onderzoekers bij de kleinste drijvers komen die 40-100 nanometer groot zijn. Om biologische processen op kleine schaal te bestuderen, de onderzoekers gebruiken atomic force microscopen, die vereisen dat de blaasjes uit hun natuurlijke drijvende huizen worden verwijderd. Het proces is duur, moeizaam, en langzaam. Verder, door ze uit hun natuurlijke omgeving te halen, de biologische materialen vertonen ook niet noodzakelijk hun natuurlijke gedrag, zei Dutta.

Het WSU-onderzoeksteam heeft een systeem ontwikkeld dat een op microfluïdisch systeem en elektrische velden gebruikt om blaasjes beter te begrijpen. Vergelijkbaar met een supermarktcontroleur die producten identificeert als ze over een scanner gaan, de onderzoekers passen elektrische velden toe in een vloeistof als het blaasje door een nauwe porie gaat. Door het elektrische veld, het blaasje beweegt, vervormt, of reageert anders, afhankelijk van de chemische samenstelling. In het geval van de hiv-blaasjes, bijvoorbeeld, de onderzoekers zouden moeten kunnen zien dat het elektrische veld de stijvere, besmettelijker blaasje op een andere manier dan een flexibeler, minder besmettelijke blaasjes. Voor de levering van medicijnen, het systeem zou een blaasje kunnen onderscheiden dat meer of minder van een medicijn bevat, zelfs als de twee cellen er onder een microscoop identiek uit zouden kunnen zien.

"Ons systeem is goedkoop en heeft een hoge doorvoer, "zei Dutta. "We kunnen echt honderden monsters tegelijk scannen."

Hij voegde eraan toe dat ze de snelheid van het proces kunnen veranderen, zodat onderzoekers eigendomsveranderingen nauwkeuriger kunnen observeren.

De onderzoekers ontwikkelden een model en testten het met synthetische liposomen, kleine zakjes die worden gebruikt voor gerichte medicijnafgifte. Ze hopen het proces binnenkort te gaan testen met meer realistische biologische materialen.