26 okt. 2008
2 minuten
Dawid Zalewski van de Universiteit Twente ontwikkelde een minilaboratorium op een chip dat doorlopend biologische mengsels kan zuiveren. Dit in tegenstelling tot de gebruikelijke methode die steeds maar een kleine hoeveelheid per keer kan verwerken. De chip van de promovendus verwerkt in vijftien minuten wel 25.000 keer zoveel vloeistof als een ‘normale chip’ doet in […]
Dawid Zalewski van de Universiteit Twente ontwikkelde een minilaboratorium op een chip dat doorlopend biologische mengsels kan zuiveren. Dit in tegenstelling tot de gebruikelijke methode die steeds maar een kleine hoeveelheid per keer kan verwerken. De chip van de promovendus verwerkt in vijftien minuten wel 25.000 keer zoveel vloeistof als een ‘normale chip’ doet in één cyclus. Zalewski promoveerde op 24 oktober aan de faculteit Technische Natuurwetenschappen.
De door Zalewski ontwikkelde capillaire elektroforesechip.
De lab-on-a-chip technologie, een compleet chemisch laboratorium ter grootte van een chip, is sterk in opkomst. Veel van deze minilaboratoria zijn in staat om mengsels te scheiden, zoals mengsels van biologische stoffen. Dit gebeurt doorgaans met behulp van capillaire elektroforese. Hierbij wordt een mengsel door een dun buisje geleid waarover een grote elektrische spanning staat. De spanning zorgt ervoor dat de bestanddelen in het mengsel aangetrokken worden en gaan bewegen. De grootte, vorm en lading van de moleculen beïnvloeden de snelheid waarmee ze zich door het buisje verplaatsen. De bestanddelen die het snelst bewegen bereiken als eerste het uiteinde van het buisje en kunnen daar los van de andere moleculen worden opgevangen.
Dawid Zalewski ontwikkelde een nieuwe vorm van capillaire elektroforese die doorlopend kan scheiden: gesynchroniseerde continue-stromings zone elektroforese. In een kwartier kan deze methode ongeveer vijf microliter vloeistof verwerken. Dit lijkt weinig, maar een reguliere capillaire elektroforese chip kan per cyclus slechts een paar honderd picoliter vloeistof verwerken. Deze geringe hoeveelheid is geen probleem als je bijvoorbeeld alleen maar wil aantonen of een bepaalde stof in een mengsel aanwezig is. Maar, als je de zuivere stof verder wil verwerken is dit een wezenlijke beperking. De chip van Zalewski heeft deze beperking niet en kan in kwartier 25.000 keer zoveel vloeistof verwerken als een gebruikelijke chip in één cyclus kan.
Geen mechanische onderdelen
Uitgangsprincipe bij de door Zalewski ontwikkelde methode was dat de scheiding enkel met spanningsverschillen (elektrokinetisch) plaats zou vinden en er geen mechanische delen zoals pompjes in de chip zouden komen. Mechanische onderdelen gaan namelijk sneller kapot en bovendien zijn pompjes op deze schaal moeilijk en daarmee duur om te produceren.
De methode van Zalewski gebruikt een extra spanningsverschil, loodrecht op het al aanwezige elektrische veld. De stoffen worden daardoor niet enkel in de horizontale richting gescheiden, maar ook in de verticale richting. 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.
De promovendus heeft zijn chip overigens direct al verder doorontwikkeld. De verbeterde versie heeft een tweede collector die gelijktijdig twee verschillende zuivere stoffen kan verzamelen.