De afgelopen jaren is microfluidica uitgegroeid tot een revolutionaire technologie voor biologische analyse en medische diagnostiek, die de nauwkeurige controle en manipulatie van vloeistoffen op microschaal mogelijk maakt. Tegelijkertijd zijn gefunctionaliseerde magnetische kralen een onmisbaar hulpmiddel geworden voor de selectieve opname en verrijking van doelanalyten.

De integratie van microfluïdica en magnetische korrels kan synergetische voordelen opleveren voor het verbeteren van de testprestaties. Om dit potentieel te realiseren zijn echter innovatieve technieken nodig om magnetische kralen in microfluïdische apparaten actief te controleren.

Met het oog op de ontwikkeling van de huidige magnetische besturingstechnologie heeft het team van professoren Jianlong Zhao en Shilun Feng van het Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, de Chinese Academie van Wetenschappen, een gedetailleerde categorisering en introductie gemaakt over de mechanismen van manipulatie van magnetische kralen in microfluïdische chips. Het artikel, "Magnetic Beads Manipulation in Microfluidic Chips for Biological Application", werd gepubliceerd in het tijdschrift Cyborg and Bionic Systems op 14 april 2023.

"De magnetische manipulatie in combinatie met microfluïdica heeft veel aandacht gekregen omdat er verschillende ontmoetingspunten zijn tussen twee technologieën, zoals een grote oppervlakte-tot-volume-verhouding en controleerbaarheid", aldus de auteurs. "In dit overzichtsartikel willen we een grondig en diepgaand overzicht presenteren van de recente manipulatie van magnetische kralen in microfluïdische chips en de biologische toepassing ervan."

De auteurs van het onderzoek hebben technieken voor het manipuleren van magnetische kralen in de microfluïdica onderverdeeld in vijf hoofdtypen:magnetoforese, magnetische kralenkettingen, magnetisch wervelbed, magnetische druppels en magnetische kralen in microwells.

Deze methoden hebben verschillende toepassingsvoordelen afhankelijk van de bewegingstoestanden en detectiedoeleinden van magnetische kralen. Magnetoforese maakt bijvoorbeeld gebruik van niet-uniforme magnetische velden voor georiënteerde beweging, magnetische kralenkettingen vormen kettingachtige structuren voor fixatie of manipulatie, magnetische gefluïdiseerde bedden bereiken de fluïdisatie van magnetische kralen om het vangen van doelen te verbeteren, magnetische druppeltjes voeren biochemische bewerkingen uit op druppels die magnetische deeltjes bevatten kralen en microwell-arrays immobiliseren enkele magnetische kralen voor detectie van afzonderlijke moleculen.

"De belangrijkste rol van magnetische kralen in deze werken was eigenlijk een drager van biologische herkenningsmoleculen voor het vastleggen van specifieke biomarkers. Eigenlijk kunnen magnetische kralen ook zelf als signaaluitvoer worden gebruikt", aldus de auteurs. En enkele voorbeelden en de voordelen van het gebruik van de magnetische kraal rechtstreeks als signaaluitvoer werden in deze recensie gegeven.

"Hoewel het magnetische manipulatiesysteem sterk is ontwikkeld, heeft het nog steeds veel uitdagingen bij het geconfronteerd worden met industriële en klinische toepassingen", zei Feng, erop wijzend dat de huidige monsterverwerkingscapaciteit van magneto-microfluïdische chips nog steeds laag is, wat niet aan de behoeften kan voldoen. van grootschalige klinische tests.

Een volledig geautomatiseerd magnetisch manipulatieplatform met gesloten lus is nog steeds dringend nodig, omdat de huidige systemen voornamelijk afhankelijk zijn van open-lus besturingsalgoritmen en de magnetische besturing alleen kunnen uitvoeren met een gegeven reeks vooraf bepaalde parameters.

De auteurs zeggen dat de uniformiteit van de grootte van de magnetische kralen die in het microfluïdische systeem worden gebruikt ook een cruciaal probleem is en dat het ontwikkelen van innovatieve deeltjesscheidingstechnieken om een ​​nauwkeurige sortering van magnetische kralen met een bepaalde grootte te bereiken belangrijk is.

Auteurs van het artikel zijn onder meer Gaozhe Cai, Zixin Yang, Yu-Cheng Chen, Yaru Huang, Lijuan Liang, Shilun Feng, Jianlong Zhao.

Meer informatie: Gaozhe Cai et al., Manipulatie van magnetische kralen in microfluïdische chips voor biologische toepassingen, Cyborg en bionische systemen (2023). DOI:10.34133/cbsystems.0023

Journaalinformatie: Cyborg en bionische systemen

Aangeboden door Beijing Institute of Technology Press Co., Ltd