중력

2023년 8월 4일 Conn Hastings 진단, 의학

듀크 대학의 연구원들은 자원이 부족한 지역에서 진단 기술로 사용하기 위한 중력 구동 미세유체 장치를 개발했습니다. 미세유체공학은 현장 진단에 엄청난 잠재력을 갖고 있지만, 작은 펌프와 기타 정교한 전자 부품을 포함하면 그러한 장치의 복잡성과 비용이 극적으로 증가합니다. 저렴한 대안을 개발하려는 노력의 일환으로, 이 연구자들은 분석에 영향을 주기 위해 건조된 시약의 반점과 특수 표면으로 덮인 다양한 영역을 사용하여 장치 내의 작은 채널 주위로 방울을 운반하는 방법으로 중력을 사용했습니다. 코팅은 방울의 경로와 속도에 영향을 줍니다. 연구원들은 이 기술이 가장 멀리 떨어져 있고 자원이 부족한 지역에 거주하는 사람들을 위한 현장 진단을 제공할 수 있기를 바라고 있습니다.

미세유체공학은 이전에는 값비싸고 부피가 큰 실험실 장비가 필요했던 복잡한 생의학적 진단 분석을 작은 칩에서 수행할 수 있게 해주는 획기적인 기술입니다. 소형화 혁명을 통해 가장 많은 혜택을 얻을 수 있는 사람들 중 일부는 병원이나 진료소에 쉽게 접근할 수 없는 자원이 부족한 지역에 살고 있습니다. 그러나 그러한 기술이 비용이 저렴하지 않다면 여전히 많은 사람들의 손이 닿지 않는 곳에 있을 수 있습니다.

이를 염두에 두고, 이 연구자들은 펌프 대신 중력에 의존하는 저비용의 미세유체 시스템을 만들었습니다. 연구자들은 이 시스템이 나무 블록에 채널을 조각하는 것만으로도 매우 간단하게 생성될 수 있다고 주장합니다. 새로운 기술 개발자 중 한 명인 Hamed Vahabi는 "이 접근 방식의 우아함은 모두 단순성에 있습니다. 이를 작동시키기 위해 필요한 모든 도구를 사용할 수 있습니다."라고 말했습니다. "이론적으로는 톱을 사용해 테스트에 필요한 채널을 나무 조각으로 잘라낼 수도 있습니다."

이러한 기술에는 분석을 가능하게 하는 생물학적 샘플 및 시약을 포함하여 작은 채널 주위로 물방울을 이동시키는 것이 포함됩니다. 일부는 모세관 현상을 사용하여 물방울을 이동하지만 이는 분석 작업을 수행하기에 충분하지 않으며 보조 장치로 작은 전기 펌프가 필요하므로 기술 비용이 크게 증가합니다.

이번 연구에 참여한 또 다른 연구원인 Ashutosh Chilkoti는 “대부분의 미세유체 장치는 작동하기 위해 모세관력 이상의 힘을 필요로 합니다.”라고 말했습니다. "이 접근 방식은 훨씬 더 간단하고 매우 복잡한 유체 경로를 설계하고 작동할 수 있는데, 이는 미세 유체로는 쉽거나 저렴하지 않습니다."

대신, 이 연구자들은 특수 표면 코팅을 사용하여 특정 채널의 '미끄러움' 또는 '끈적임'을 증가시켜 물방울이 설계한 경로를 통과하는 속도와 경향을 높였습니다. 장치가 90도로 회전하여 배치된 특수 장비는 중력에 의한 물방울 경주를 시작하고 간단한 LED 및 광 검출기는 분석에서 생성된 신호를 읽을 수 있습니다.

Vahabi는 "우리는 장치에서 여러 방울의 동작, 상호 작용, 타이밍 및 순서를 제어하기 위해 다양한 요소를 생각해 냈습니다."라고 말했습니다. "이러한 현상은 모두 현장에서 잘 알려져 있지만 이전에는 체계적인 방식으로 물방울의 움직임을 제어하기 위해 이를 사용하는 사람은 아무도 없었습니다."

아래 기술을 시연하는 비디오를 참조하십시오.

저널 장치 연구: 중력 구동 액적 유체 현장 진료 테스트

경유: 듀크대학교

콘 헤이스팅스

Conn Hastings는 암 및 심혈관 질환 치료에서 세포, 약물 및 나노입자를 전달하는 주사용 하이드로겔의 가능성을 조사하는 약물 전달 분야의 연구로 아일랜드 왕립외과대학에서 박사 학위를 받았습니다. 박사 학위를 취득하고 1년간의 박사후 연구를 마친 후 Conn은 학술 출판 분야에서 경력을 쌓은 후 전임 과학 저술가이자 편집자가 되었습니다. Conn은 생명의학 분야에서의 경험과 서면 커뮤니케이션에 대한 열정을 결합했습니다.