Identifizierung unerwünschter Partikel in Wasser und Nahrung mit Hilfe neuer Mikrofluidik- Chip
Ein neues Verfahren zur Herstellung einer dreidimensionalen Mikrostruktur, die bei der Analyse von Zellen verwendet werden kann, könnte für das Antiterrormaßnahmen und in Wasser und Lebensmittelsicherheit eine beweisen.
Die Forschung, die von den Mitgliedern der Virginia Tech Microelectromechanical Systems Laboratory (MEMS) Laboratory im Bradley Abteilung für Elektrotechnik und Informationstechnik , durchgeführt ist der Fokus einem kürzlich erschienenen Artikel im Institute of Electrical and Electronic Engineers ' Blatt Microelectomechanical Systeme .
In ihrer technischen Labor entwickelten die Forscher ein neues Mikrofabrikationstechnik , um dreidimensionale mikrofluidischen Bauteilen in Polymere zu entwickeln. Mikrofluidik beschäftigt sich mit der Leistung , Kontrolle und Behandlung von Flüssigkeiten, die in irgendeiner Weise eingeschränkt werden , erklärte Masoud Agah , Leiter des Labors .
Als Ergebnis dieser Arbeit , Agah , Associate Professor der Bradley Fachbereich Elektrotechnik und Technische Informatik und der Virginia Tech - Wake Forest School of Biomedical Engineering und Wissenschaften, und Amy Pruden , Professor für Zivil-und Umwelttechnik an der Virginia Tech haben erhielt einen National Science Foundation Vergabe $ 353.091 , um die Technologie zu verwenden und die Entwicklung neuer Mikrochips namens 3D - πDEP stehen für " dreidimensionale , passi - Elektrode , Isolator -basierte Dielektrophorese " zum Nachweis von Krankheitserregern .
Die NSF- Stipendium wird ihnen erlauben, auf die Isolierung von Krankheitserregern , die eine der Betreiber konzentrieren "großen Herausforderungen für die menschliche Gesundheit , das Leben kostete rund 2,5 Millionen Menschen weltweit jedes Jahr , " Agah und Pruden sagte .
Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation hat die zur Isolierung von pathogenen Bakterien aus der Umwelt nicht wesentlich verändert seit den 1960er Jahren, als Verfahren zur chemischen Behandlung von Proben , um Hintergrund Organismen zu entfernen wurden zum ersten Mal durchgeführt .
In der Vergangenheit Agah gesagt haben Forscher hauptsächlich zweidimensionale mikrofluidische Strukturen , da diese Art der Herstellung ist einfach. Mit der von Agah und seine Mitarbeiter , Yayha Hosseini und Phillip Zellner, beide Studenten in der Abteilung entwickelte dreidimensionale Gerät , sind sie in der Lage, die Form der Kanäle und Hohlräume der Geräte die Flüssigkeiten durchlaufen anpassen.
Der Vorteil des Herstellungsverfahrens besteht darin, dass mit einer sehr wirtschaftlichen Technik schafft dreidimensionalen veränderlichen Kanälen und Hohlräumen in einem mikrofluidischen Struktur mit abgerundeten Ecken sowie viele andere kundenspezifische Formen.
Diese Formen sind wichtig, weil sie die Lebensbedingungen ähneln , wie sie natürlich vorkommen , und dies erlaubt die Verwendung von dreidimensionalen Mikrofabrikationstechnologie über den Erregernachweis .
Als ein Beispiel , in menschlichen Blutgefäße, Zellen interagieren miteinander und ihrer Umgebung im Inneren kreisförmigen Kanälen. Sie haben unterschiedliche Durchmesser , zusammen mit mehreren Verzweigungen und Gelenke.
" Nur unter dieser Art von Bedingung kann man wirklich die Biologie von Zellen zu untersuchen innerhalb eines Systems in vitro , als ob es in vivo auftreten - unsere neue mikrofluidische Fertigungstechnologie kann realistischer die Strukturen der wahren Lebensbedingungen einer Zelle zu ähneln ", sagte Agah . Es ist die Einführung der drei Dimensionen , die diese Unterscheidungsumgebungbietet .
Die Kombination von Agah und Pruden Kompetenz ist wichtig für die NSF - prämierten Arbeiten .
Pruden hat einen breiten Hintergrund in angewandter Umweltmikrobiologie und hat ausführlich in der Erkennung und Charakterisierung von Krankheitserregern in verschiedenen Umweltsystemetätig. Sie führt auch andere Forschungsanstrengungen auf die Erkennung und Überwachung von verschiedenen Krankheitserregern und konzentriert Antibiotikum resistenter Erreger in Trinkwasser und im Abwasser.
Agah ist der Empfänger einer National Science Foundation CAREER Award für seine Arbeit in der dreidimensionalen Mikrobearbeitung und seine Verwendung in der Mikrofluidik und chemischen Nachweis .
Prudent hat auch eine CAREER-Preis sowie eine Präsidenten Early Career Award in Science and Engineering .
Durch Mischen ihrer Fertigkeiten , mit Agah Gruppe Planung , Modellierung und Herstellung der Chips und Pruden Gruppe Vorbereitung der verschiedenen Bakterienkulturen zur Charakterisierung ihrer Dielektrophorese Eigenschaften und Benchmarking gegen akzeptabler noch kostspielige Verfahren , glauben, dass sie sie in der Lage zu isolieren verschiedenen pathogenen und nicht-pathogene Bakterien.
Um ihre dreidimensionale Struktur zu machen , nutzten die Virginia Tech Forscher das Material polydimethylsixolane , für seine elastischen Eigenschaften ähnlich wie Gummi bekannt. Dieses Material wird bereits in großem Umfang wegen seiner Transparenz , Biokompatibilität und kostengünstige verwendet .
"Unsere Arbeit stellt eine zuverlässige und robuste und dennoch kostengünstige Technik für die Herstellung von vielseitige 3-D -Strukturen in polydimethylsixolane ", sagte Agad .
Mikrofluidvorrichtungen können und Trap Art lebende Organismen , wie Bakterien , Viren und Zellen verwendet werden. Mit dieser neuen dreidimensionalen Gerät, das eine höhere Empfindlichkeit und Durchsatz als die zweidimensionale Version hat nach Agah , in der Lage, ihre Vorhersagen von Anwendungen, die von Wasser und Lebensmittelsicherheit zur Bekämpfung von biologischen und chemischen Terrorismus und zur Gesundheitsversorgung nach Marken ist er Fischerei auf abnormale Zellen in Körperflüssigkeiten.