Wood microfluidics carve out a niche — ABC Chemicals

Wood microfluidics carve out a niche - ABC Chemicals

Микрофлюидные устройства с проверенной концепцией были изготовлены из березовой фанеры. Лазерный резак выгравировал каналы из дерева, которые затем были покрыты полимером для противодействия впитыванию. При использовании для обнаружения белка путем усиления флуоресценции, связанного с поверхностной плазмоной, такое устройство работает так же хорошо, как пластиковый аналог, или лучше. И еще одно деревянное устройство позволяло быстро обнаруживать микробные клетки, чтобы его можно было использовать для безопасности пищевых продуктов. По словам исследователей этих устройств, они представляют собой шаг к экономически эффективным и экологически чистым методам быстрой защиты белков для различных диагностических и терапевтических применений. 

Идея использования дерева зародилась в коридоре в Университете Мэриленда, округ Балтимор (UMBC), вспоминает инженер-биохимик Говинд Рао, когда он восхищался часами с деревянным лицом, которые носил коллега. С точки зрения стоимости, Рао считал, что древесина может быть полезным материалом для создания прототипов микрофлюидных устройств. 

«Кто-то побежал в местный хозяйственный магазин, взял образцы деревянных полов, и мы сунули их в лазерный резак», — говорит Рао. «Конечно, мы делали прекрасные каналы из дерева, момент ах-ха». Первоначальная идея состояла в том, чтобы создать деревянные аналоги прототипов, но деревянная система, оказалось, работала точно так же. 

Группа Мэриленд провела испытания различных покрытий, таких как поли (метилметакрилат) и ацетат целлюлозы, прежде чем выбрать тефлон. Сейчас они пробуют более экологически чистые материалы, такие как натуральные растительные масла и пчелиный воск. 

Рао надеется, что деревянные микрофлюидные устройства могут дать возможность школьникам начать играть с микрофлюидикой, предлагая недорогие лазерные скрайберы или фрезерные станки, используемые художниками и граверами. 

Далее Рао стремится создавать более сложные устройства. «Мы продемонстрировали здесь одно- и двухслойные устройства, но есть архитектуры, в которых у вас есть несколько уровней. Для этого потребуются довольно точные методы их наложения и склеивания », — объясняет он. 

По словам Рао, свойства различных пород древесины предлагают «неиспользованный мир функциональности». Обугливание древесины также создало карбонизированную поверхность, которую можно использовать для других функциональных групп. Не каламбур, но мы только что поцарапали поверхность здесь, ‘говорит он. 

Инженер-химик Натаниэль Робинсон из Университета Линчёпинга в Швеции отмечает, что многие недревесные компоненты не являются биоразлагаемыми, а реагенты не являются экологически чистыми. «Твердые остатки от компостированных микрофлюидных устройств, вероятно, придется обрабатывать как опасные отходы», — прогнозирует он. Отсутствие прозрачности также делает древесину непригодной для некоторых анализов, добавляет Робинсон. «Например, для наблюдения клеток или бактерий под микроскопом обычно требуется высококачественное стекло». 

Приветствуя идею диагностики на основе древесины, биотехнолог Крис Лоу из Университета Кембриджа, Великобритания, говорит, что до клинического принятия потребуется значительная работа. Он добавляет, что «химический состав березы чрезвычайно разнообразен» и «это может усугубиться за счет обугливания, вызванного лазерным травлением и несоответствиями в процедуре покрытия тефлоном». 

Даже в мягкой водной среде «березовая древесина выделяет различные сахара, аминокислоты и ароматические соединения, которые могут влиять на клинические анализы», предупреждает Лоу. Тем не менее, «эти трудности в обеспечении воспроизводимости при создании устройств из натуральных продуктов, таких как древесина, не должны сдерживать энтузиазм», особенно если биоразлагаемые материалы могут заменить такие материалы, как тефлон. 

Что касается потенциального использования в клинических устройствах, Рао говорит, что это «строго регулируемая отрасль, каждый хочет быть вторым», но он по-прежнему оптимистичен, что другие последуют, как только одна компания продемонстрирует успех с древесиной.

Энтони КингЯ независимый научный журналист из Дублина, Ирландия. Я освещаю различные темы в области химических и биологических наук, а также в области научной политики, здравоохранения и инноваций.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *