纸质微流体提供通路快速和低成本的原型

团队从阿蒂·麦克费林德州农工大学化学工程系副教授为首的扎卡里·盖格农博士和研究生医学Nazibul伊斯兰教,已经开发了一个新的方法来制造诊断设备使用纸质微流体可以快速原型和制造业。

他们的研究是最近的封面分析师。

领域的微流体液体的运动细节通过极小的渠道,这种运动可以控制在技术应用中使用。这些微流体系统的例子包括诊断设备为怀孕和COVID-19等测试。

这些系统包含一个泵和一个芯片,在芯片上的移动液体注入微小通道液体流动,最终遇到诊断reagent-a物质发生化学反应与抗体或代理启动一个可识别的化学反应。

例如,唾液或粘液样时提供一个COVID-19聚合酶链反应(PCR)检测。液体是通过渠道microwells芯片,在病毒核糖核酸(RNA)是第一个转换成DNA,然后放大。在SARS-COVID-2病毒的存在,PCR试剂检测COVID-19发起上述步骤。

尽管被用于各种应用,研究和开发微流体装置,加上塑料的使用,使得原型和扩展这些设备非常昂贵。

”一个小规模的运行原型怀孕测试可以是一个六位数的投资,几乎是不可能的基于微流体产品进入市场,”盖格农说。“学术实验室和研究人员发表论文但不能商业化。我们的动机是找到一种大众化快速原型平台,因此研究人员可以商业化的微流控产品。”

为了解决这个问题,研究人员转向纸质微流体。纸质微流体并不是一个新想法。先前使用的诊断设备是由液体wicking-a过程液体可以流由于特定的几何图形的钱伯斯没有外部力量。怀孕的常见例子wicking-based纸设备测试和家庭COVID抗体/抗原测试。

而被动的流体处理帮助开发了诊断测试,缺乏主动流体控制和由此产生的变化在毛细管运输由于表面蒸发为纸质微流控设备是一个主要的技术限制。

相反,研究者的纸微流控设备功能类似的传统塑料微流控设备。他们的方法允许研究人员制造诊断设备使用复合层压纸指导多孔微流体连续流使用泵等外部压力源。换句话说,复合层压纸可以直接流体通过多孔纸结构具有高准确度和精密度,可用于复杂的流体处理系统如PCR和DNA测序机器。

“我们的研究显示,我们可以创建诊断设备,通常需要精确的洁净室制造纸,我们在实验室和叠层本质上看到相同类型的流动行为,“盖格农说。

他们纸质诊断设备需要最少的设备,可以快速原型和扩展用于制造成本的一小部分传统微流控设备,使微流控操作的便利和便宜的途径。

纸的多孔性质提供了几个优势,因为它允许连续流体流动,扩大跨度为纸微流体设备的应用程序。例如,伊斯兰教用这个制造技术研究微流体的不同的应用程序文件,如研究红细胞的弹性或集中的DNA。另一个化学工程系的研究生,Jarad约斯特,利用这种技术使用纸执行DNA扩增微流控设备,不再需要庞大而笨重的实验室设备。

“研究提供了一个潜在的替代传统的微流控设备,“盖格农说。“我们已经有足够的重叠纸基于微流控设计与传统设计,提供机会为别人在微流体商业化产品。”