Een lepel suiker kan ervoor zorgen dat het medicijn naar beneden gaat, maar een nieuwe door Loughborough geleide studie suggereert dat een scheutje zout de sleutel is tot vooruitgang op belangrijke medische gebieden, zoals medicijnafgifte en biologische monsteranalyse.

Marine Singh, een doctoraat student aan de University's School of Aeronautical, Automobiel, Chemische en materiaalkunde (AACME), en dr. Guido Bolognesi, een expert in bio-engineering, hopen dat het nieuwe deeltjesvangmechanisme dat ze hebben ontwikkeld "spannende nieuwe wegen zal openen voor de ontwikkeling van nieuwe, goedkope, draagbare en ultragevoelige apparaten voor bio-analyse en diagnostiek."

Hun laatste onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven , laat zien hoe zout binnen enkele minuten kan worden gebruikt om submicrondeeltjes op te hopen in doodlopende gebieden die bekend staan ​​als 'microholten' en hoe het proces kan worden omgekeerd.

Biologische vloeistoffen zitten vol met deeltjes en het vermogen om ze op te vangen en vrij te geven is een belangrijke basis voor verschillende technologische toepassingen, inclusief de analyse van lichaamsvloeistoffen zoals bloed en speeksel.

Diagnostiek, zoals virusdetectie, kan worden beperkt door het aantal biologische deeltjes dat door het diagnostische instrument wordt onderschept, zodat het vermogen om deeltjes in één gebied te concentreren, kan leiden tot een nauwkeurigere detectie en als gevolg daarvan, eerdere medische ingrepen.

Huidige methoden om deeltjes te concentreren bestaan, maar ze omvatten laboratoriumtechnologie zoals centrifuges en kunnen niet worden gebruikt om deeltjes in het lichaam op te sluiten.

Het team wilde een mechanisme ontwikkelen dat kan worden gebruikt om deeltjes op te vangen in zowel levende als kunstmatige biologische systemen.

Ze besloten zich te concentreren op het ophopen van deeltjes in doodlopende gebieden, zoals gaatjes en poriën, aangezien deze alomtegenwoordig zijn in beide systemen.

Echter, het transport van deeltjes naar deze regio's is een echte technische uitdaging, omdat iets de deeltjes naar de putachtige structuren moet drijven.

Dr. Bolognesi en Naval, in samenwerking met experts van Loughborough's Department of Chemical Engineering, Wolfson School of Mechanical, Elektrotechniek en productietechniek, en het Franse Institut Lumière Matière, onderzocht of zout - waarvan bekend is dat het deeltjes kan transporteren - voor dit doel kan worden gebruikt.

Het team voerde een reeks tests uit met behulp van een op maat gemaakt microkanaalapparaat, slechts een paar keer dikker dan een mensenhaar. Het apparaat bevat microholtes en openingen waar onderzoekers zoute waterstromen kunnen injecteren die vervolgens langs de doodlopende gebieden stromen.

Voor deze proof-of-concept-studie, de onderzoekers keken naar het vangen van in de handel verkrijgbare rubberen nanodeeltjes in de microholtes.

Uit de test bleek dat een klein verschil in het zoutgehalte [zoutgehalte] van de waterstromen voldoende was om de deeltjes stil te houden en dat het zout in de microholten op dezelfde manier werkte als een magneet, de deeltjes naar beneden trekken in de doodlopende gebieden.

In aanvulling, ze ontdekten dat het proces kon worden omgekeerd, die enorme implicaties kunnen hebben voor toepassingen die het vangen en later vrijgeven van deeltjes vereisen, bijvoorbeeld, de tijdgestuurde levering van meerdere medicijnen in doodlopende gebieden.

Dr. Bolognesi zegt dat hoewel rubber de focus van de studie was, de voorgestelde strategie kan worden toegepast op biologische deeltjes, zoals virussen en andere extracellulaire deeltjes die gewoonlijk in bloed worden aangetroffen, urine, en hersenvocht.

Van het onderzoek, Dr. Bolognesi zei:"Het mooie van dit onderzoek is inderdaad dat onze innovatieve strategie voor het hanteren van deeltjes in geminiaturiseerde systemen gebaseerd is op zoiets eenvoudigs en wijdverbreid als een beetje zout. Aangezien de natuur een veel betere ingenieur is dan enig mens, Het zou me niet verbazen als in de nabije toekomst wordt ontdekt dat soortgelijke door zout aangedreven mechanismen van nature voorkomen in biologische systemen om het transport van biologische materialen binnen levende organismen te vergemakkelijken."

Hij vervolgde:"We bouwen voort op dit onderzoek en onze groep werkt nu aan de prototyping van ten minste twee verschillende in-vitro diagnostische apparaten op basis van deze methode voor het hanteren van deeltjes."

marine, de hoofdauteur van het artikel, toegevoegd:"Met ons werk gepubliceerd in Physical Review Letters, het is een belofte van aanzienlijke vooruitgang binnen het onderzoeksveld dat mogelijke implicaties ontsluit voor het onderzoek van zachte materie en levende systemen, evenals het ontwerp van biochemische en analytische microdevices. Er worden miljoenen dollars geïnvesteerd in de ontwikkeling van point-of-care (PoC) diagnostische apparaten en ik denk dat dit onderzoek zal leiden tot een nieuwe generatie kosteneffectieve PoC-apparaten met testtoepassingen voor in vitro en andere klinische diagnostiek tegen lagere kosten, en hoge selectiviteit, gevoeligheid, en specificiteit."