Je leest:

Minilaboratorium draait megaproductie

Minilaboratorium draait megaproductie

Auteur: | 24 oktober 2008

Dawid Zalewski ontwikkelde bij onderzoeksgroep voor lab-on-a-chip technologie van de Universiteit Twente een sterk verbeterd minilaboratorium op een chip. Hij kan er relatief grote hoeveelheden biologische mengsels mee scheiden. Waar eerdere ‘chiplaboratoria’ minder dan een nanoliter per keer kunnen verwerken, is Zalewski’s exemplaar in staat tot continue scheiding. In een kwartier verwerkt hij zo wel 25.000 keer de hoeveelheid die de ‘normale chip’ per cyclus aankan. Zalewski promoveert vandaag (24 oktober) aan de Twentse universiteit.

De lab-on-a-chip technologie, waarbij technieken uit het chemisch laboratorium door microchips worden uitgevoerd, is sterk in opkomst. Veel van deze minilaboratoria zijn in staat om mengsels te scheiden, zoals bijvoorbeeld mengsels van biologische stoffen. Een veelgebruikte scheidingstechniek daarbij is capillaire elektroforese.

Microchip voor capillaire elektroforese van het Nederlandse bedrijf Micronit Microfluidics (www.micronit.com).

Bij deze scheidingstechniek loopt het mengsel door een dun buisje waarover een grote elektrische spanning staat. De spanning trekt het mengsel als het ware uit elkaar. De snelheid waarmee moleculen zich door het buisje verplaatsen hangt namelijk af van hun grootte, vorm en lading. Elke soort moleculen komt zo op een karakteristiek tijdstip aan het eind van het buisje en is daar dan afzonderlijk op te vangen: het mengsel is gescheiden.

Groot voordeel van deze techniek is dat er alleen spanningsverschillen aan te pas komen. Bouwers van microlabs hebben het niet zo op mechanische delen zoals voor pompjes. Ze zijn op deze schaal relatief lastig te produceren en dus duur. Bovendien gaan ze sneller kapot.

Nanodruppeltjes

In al eerder ontwikkelde geminiaturiseerde scheidingslaboratoria wordt met capillaire elektroforese meestal een kleine hoeveelheid vloeistof van enkele honderden picoliters gescheiden. Dat is minder dan een nanoliter, minder dus dan een miljardste liter. Als je alleen maar wil aantonen of een bepaalde stof in een mengsel aanwezig is, dan is dat eigenlijk wel genoeg. Maar een chemicus die nog iets anders wil doen met de stoffen uit het mengsel, die wil graag méér hebben dan die paar nanodruppeltjes.

Daarom ontwikkelde Dawid Zalewski een variant op de capillaire elektroforese, een variant die doorlopend kan scheiden. Hij noemt het gesynchroniseerde continue-stromings zone elektroforese en hij kan er in een kwartier ongeveer vijf microliter vloeistof mee verwerken. Dat is ongeveeer 25.000 keer de hoeveelheid die een gebruikelijke chip in één cyclus aankan.

Links: de door Zalewski ontwikkelde capillaire elektroforese chip. Rechts: scheiding van een mengsel van rhodamine B en fluoresceïne. De stoffen worden in twee dimensies gescheiden en komen er in een golfbeweging uit. Beeld: Universiteit Twente

De methode van Zalewski gebruikt een extra spanningsverschil, loodrecht op het al aanwezige elektrische veld. De stoffen worden daardoor niet uitsluitend in de stroomrichting gescheiden, maar ook in de richting daar loodrecht op. Doordat het extra spanningsverschil niet constant is, maar verandert in de tijd, komen de zuivere stoffen er in een golfbeweging uit. De collector, het onderdeel van de chip dat de zuivere stof verzamelt, beweegt met deze golfbeweging mee op en neer. Zewalski heeft inmiddels een verbeterde versie van dit principe ontwikkeld, met een tweede collector, waardoor gelijktijdig twee verschillende zuivere stoffen zijn te verzamelen.

Klik hier voor een PDF over de ontwikkeling van lab-on-a-chip technologie

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 24 oktober 2008

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.