Purdue University-onderzoekers hebben een nieuwe klasse optische nanopincet ontwikkeld die biomoleculen kan vangen en detecteren, virussen en DNA sneller. De technologie kan ook licht gebruiken om kanker snel op te sporen of de productie van medicijnen te verbeteren, een belangrijke stap voorwaarts aangezien bijna de helft van de Amerikanen de afgelopen maand minstens één voorgeschreven medicijn heeft gebruikt.

De onderzoekers ontwikkelden een nanogestructureerde plasmonische metafilm door gaten op nanoschaal in een gouden film te perforeren. Vervolgens, de metafilm fungeert als een pincet om kleine deeltjes te vangen en op te vangen door licht op specifieke plekken op de film te concentreren en door die plekken op te warmen en lokale thermische gradiënten in de omgevingsvloeistof te creëren. Dit geeft een klein tornado-achtig effect.

"Dit alles resulteert in een revolutionair compact lab-on-a-chip - een innovatieve benadering voor het detecteren en diagnosticeren van een tumor of een virale ziekte, " zei Alexander Kildishev, een universitair hoofddocent bij Purdue's School of Electrical and Computer Engineering, die het onderzoeksteam hielp leiden.

De Purdue plasmonische metafilms gebruiken een combinatie van thermische en elektrische velden om hydrodynamische stromen te creëren die resulteren in het snelle transport van zwevende deeltjes, door ze naar het oppervlak van de metaalfilm te brengen om ze gemakkelijk te vangen en te detecteren.

Een ander voordeel van het nieuwe systeem is het grotere vermogen om deze kleine deeltjes te sorteren en vervolgens gezamenlijk gesorteerde patronen te detecteren, zoals verontreinigende stoffen in geneesmiddelen of onzuiverheden in het water. De technologie heeft potentiële toepassingen voor geneesmiddelen, detectie van biologisch gevaar en waterkwaliteitstests.

"Voor zover we weten, onze plasmonische nanopincet is robuuster in het vangen en detecteren van moleculen dan eerdere vergelijkbare lab-on-a-chip-systemen, " zei Kildishev. "Ons systeem biedt ook een betere gevoeligheid en verbruikt minder laservermogen. We hebben een geavanceerd, op zichzelf staand lab-on-a-chip-platform gecreëerd dat ons in staat stelt gevaarlijke deeltjes zoals drugs- en waterverontreinigingen op te vangen en te detecteren en deze uit vloeistoffen te verwijderen."

"Ons systeem is zeer flexibel te besturen en biedt een breed scala aan functionaliteiten, " zei Kildishev. "We gebruiken multifunctionele, goedkope lichtbronnen om duurdere alternatieven te overtreffen."

De Purdue-nanopincet zou ook kunnen worden gebruikt met deze goedkope breedbandlichtbronnen voor het combineren van edele metalen en diëlektrische nanodeeltjes, die toepassingen kunnen hebben voor langdurige, niet-vervagende kleurenafdrukken.