2022年5月3综述了阿历克斯史密斯
的一个研究小组明尼苏达大学双城疾病诊断,创造了一种新颖的微流控芯片具有少量的组件,可以通过智能手机无线充电。突破为更方便和经济的家庭医疗铺平了道路测试。
明尼苏达双城大学的一个研究小组开发了一种新型微流控芯片用于诊断疾病,使用最小数量的组件,可以通过智能手机进行无线充电。创新开启了大门更快和更负担得起的家庭医学测试。图学分:iStock(上图),纳米结构实验室和若,明尼苏达大学(上)。
自然通讯同行评议,开放获取自然科学杂志发表的研究,发表了这项研究。研究人员也努力使这一技术在商业上可行。
微流体是液体在微观的研究和操作水平。发展“芯片实验室”技术,或能力使设备能够检测疾病从很少的生物样品,如血液或尿液,是最突出的应用之一。
一些疾病已经可以使用便携式诊断仪器,如快速COVID-19抗原检测。然而,很多移动部件的必要性是一个主要障碍发展更复杂的诊断芯片可能,例如,识别特定的COVID-19或评估生物标志物如血糖和胆固醇。
这些芯片要求材料封装内的液体,泵和管来控制液体,和连欧洲杯足球竞彩接操作泵——所有这一切都是具有挑战性的微观尺寸缩小。明尼苏达双城大学的研究人员开发了一种微流体装置,不需要任何笨重的组件。
研究人员已经非常成功的电子设备时缩放,但是处理液体样品的能力还没有跟上。这不是夸张,最先进的微流控芯片实验室系统非常劳动密集型的总和。我们的想法是,我们可以摆脱封面材料,电线,和水泵,使它简单吗?
Sang-Hyun哦,研究高级作者和教授,电子与计算机工程系,明尼苏达大学双城
许多芯片实验室技术识别病毒或细菌病原体样本内通过移动液体滴在微芯片。方法由明尼苏达大学的研究人员开发的灵感来自于一个独特的实际发生,葡萄酒爱好者将会意识到:“腿”或冗长的水滴形成在一个酒瓶由于表面张力引起的酒精蒸发。
哦的团队开发的研究人员使用一种技术在2010年代早期小电极位置非常接近2厘米,2厘米的芯片,产生强大的电场,拖动滴在设备和形成一个类似液体的“腿”来识别分子内部。
随着电极接近(只有10 nm分离),生成的电场是如此强烈,芯片可以运行在不到一伏特的电力。研究人员能够激活诊断芯片利用近场通信信号从一个智能手机,同样的技术,用于非接触式支付在商店,由于需要极低的电压。
这是第一次,研究人员已经能够利用智能手机远程激活狭窄的通道,而无需使用微流体结构,为更多的家庭负担得起、享受得到的服务铺平道路的诊断设备。
这是一个非常激动人心的,新概念在这大流行,我认为每个人都意识到家庭的重要性,快速、现场即时诊断。有技术,但是我们需要更快和更敏感的技术。缩放和高密度制造,我们可以把这些先进的技术家庭诊断更负担得起的成本。
克里斯托弗Ertsgaard博士研究的主要作者,明尼苏达州大学电子与计算机工程系
Ertsgaard是最近CSE校友(ECE博士”20)。
商业化的芯片平台,哦的实验室合作控制分子技术,明尼苏达州公司使家庭诊断设备。芯片设计识别病原体、病毒、细菌和其他生物标记物在液体样品和广泛的应用。
商业成功,家庭诊断必须低成本和易于使用。低压流体运动,比如哦教授的团队取得的成果,使我们能够满足这两个要求。控制有好运与明尼苏达大学合作的发展我们的技术平台。连接基本和转化研究是至关重要的发展创新的管道,转换产品。
创始人兼总裁布鲁斯板条,控制分子技术
除了哦和Ertsgaard,研究小组由丹尼尔Klemme(博士。19)和Daehan柳(博士。16)的明尼苏达大学电子与计算机工程系,以及博士生彼得克里斯坦。
美国国家科学基金会(NSF欧洲杯线上买球)为这项研究提供了资助。哦,被授予桑福德p Bordeau赋予椅子和明尼苏达大学的麦克奈特大学教授。制造的设备发生在明尼苏达州明尼苏达大学纳米中心,这是由美国国家科学基金会资助下的国家纳米技术协调基础设施(NNCI)。欧洲杯线上买球
期刊引用:
Ertsgaard, c . T。et al。(2022)浅水微流体通过共振无线电力传输。自然通讯。doi.org/10.1038/s41467 - 022 - 29405 - 2。
来源:https://twin-cities.umn.edu/