Ziehen Sie Ihre eigenen Elektroden an, um die Entwicklung von Mikrodetektionsgeräten zu beschleunigen.

Miniaturgeräte zur Erfassung biologischer Moleküle könnten dank eines Rapid-Prototyping-Verfahrens schneller entwickelt werden.

Geräte, die für das Gesundheitswesen wichtige biologische Moleküle erfassen und messen, wie z.B. die Erkennung von Krankheiten in Blutproben, verlassen sich bei der Erfüllung ihrer Aufgaben auf Elektroden.

Neue Generationen dieser Geräte werden hergestellt, die Moleküle manipulieren oder mit kleineren Molekülkonzentrationen arbeiten, wie z.B. der Nachweis seltener Krebszellen in Blutproben.

Diese erfordern eine komplizierte Strukturierung von Minutenelektroden. Die Wahl des richtigen Musters ist entscheidend, aber der Bau von Prototypen verschiedener Elektrodendesigns kann teuer und zeitaufwändig sein und erfordert oft spezielle Ausrüstung und Fachwissen.

Jetzt haben Forscher des Imperial College London eine Methode entwickelt, die es ermöglicht, komplizierte Elektrodenmuster in Gemeinschaftslabors und Hackspaces zu einem Bruchteil der Zeit und der Kosten zu drucken. Die Einzelheiten ihrer Methode werden in wissenschaftlichen Berichten veröffentlicht.

Demokratisierende Wissenschaft

Der leitende Forscher Dr. Ali Salehi-Reyhani, vom Department of Chemistry bei Imperial, sagte: „Mit unserer Methode können Forscher und Start-ups Analysegeräte leichter entwerfen und entwickeln, auch wenn sie Elektronik benötigen, die nicht von der Stange gekauft werden kann.

„Community-Hackspaces sind ideal für die Demokratisierung der Wissenschaft, da sie es mehr Menschen ermöglichen, neue Technologielösungen auszuprobieren. Wir hoffen, dass diese Methode es der Bioelektronik ermöglicht, von diesem Ökosystem von Hackern zu profitieren, die sich mit Problemen und Lösungen im Gesundheitswesen beschäftigen.“

Das Verfahren ermöglicht es Forschern, Elektrodenmuster auf Computern zu entwerfen, bevor sie diese mit einem Laserschneidegerät ausdrucken. Die Hohlräume werden dann mit Hilfe mikrofluidischer Techniken mit Metall gefüllt – unter Verwendung der Wissenschaft, wie sich Flüssigkeiten durch enge Räume bewegen.

Auf diese Weise konnten die Forscher mehrere Elektrodenblätter mit jeweils leicht unterschiedlichem Design drucken, so dass sie in kurzer Zeit getestet werden können, um das beste Design zu finden. Früher mussten Entwürfe vielleicht verschickt werden, um hergestellt zu werden, was Wochen oder sogar Monate dauerte, um das beste Design zu erhalten, aber jetzt kann der gesamte Prozess auf wenige Tage reduziert werden.

Manipulation und Analyse von Zellen

Das Team von fabriCELL, einem Kompetenzzentrum für künstliche Zellforschung unter der Leitung des Imperial College London und des King’s College London, nutzt die Technik nun auch für den Prototyp von Geräten zur Manipulation und Analyse von Zellen.

Sie sagen, dass die Technik verwendet werden könnte, um die Entwicklung flexibler tragbarer Geräte zu beschleunigen, wie z.B. Hautpflaster, die Gesundheitssignale und -geräte überwachen, und Geräte, die in Krankenhäusern oder Hausarztpraxen verwendet werden könnten, wie solche, die mit nur einem Tropfen Blut schnell zwischen viralen und bakteriellen Infektionen unterscheiden können.

Mehr Informationen:
Stelios Chatzimichail et al. Mikrostrukturierung planarer Metallelektroden durch Vakuumfüllung mikrofluidischer Kanalgeometrien, Wissenschaftliche Berichte (2018). DOI: 10.1038/s41598-018-32706-6

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