Polacy i Francuzi opracowali nowatorską metodę gromadzenia biopróbek
Zespół polskich i francuskich naukowców opracował nowatorską metodę gromadzenia biopróbek. W ich doświadczeniu mała kropla, sterowana polem elektrycznym, przemieszcza się po odpowiedniej powierzchni, zgarniając z niej wirusy, bakterie i cząsteczki białek. Prace nad mikrokroplami prowadzą badacze z Instytutu Chemii Fizycznej (IChF) PAN oraz z francuskich: Instytut d’Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie oraz Institut de Recherche Interdisciplinaire. Badania opublikowano w prestiżowym czasopiśmie „Lab on a Chip”.
Jak w przesłanym komunikacie wyjaśnia IChF PAN, wyniki testów mogą wpłynąć na rozwój mikroukładów do analiz chemicznych, zwłaszcza przeznaczonych do badania biologicznych zanieczyszczeń w powietrzu.
IChF tłumaczy, że przyszłością chemii są miniaturowe urządzenia służące do prowadzenia reakcji i analiz chemicznych. Budowa układów tego typu, popularnie nazywanych „laboratoriami na czipach” (lab on chip), stawia przed konstruktorami poważne wyzwania. „Można zrobić świetny mikroukład do analiz, ale żeby pracował, trzeba mu jeszcze w odpowiedni sposób przygotować próbkę” – mówi dr Martin Joensson-Niedziółka z IChF PAN.
Jednym z problemów współczesnych chemików jest m.in. przygotowanie bardzo małych próbek. Próbka taka może się np. składać z bakterii i wirusów zawieszonych w wodzie. Aby jednak próbka była właściwa, stężenie tych biozanieczyszczeń powinno być odpowiednio duże. Dr Joensson-Niedziółka wyjaśnia, że jeśli powierzchnię, na której znajdują się wybrane mikroorganizmy zwyczajnie przemyje się wodą i z tej wody przygotuje próbkę, to stężenie biozanieczyszczeń będzie zbyt małe.
Aby uzyskać duże stężenia w małych próbkach, polscy i francuscy naukowcy wykorzystali krople wody o objętości zaledwie mikrolitra, których ruchem daje się sterować.
Kroplę taką wprowadza się między dwie płytki: dolną, na której wcześniej elektrostatycznie osadzono zanieczyszczenia, oraz górną, pokrytą m.in. układem małych elektrod. Wykorzystując zjawisko zwane elektrozwilżaniem i odpowiednio przykładając napięcie, kroplę można precyzyjnie przesuwać po powierzchni. W ten sposób daje się zaledwie w jednej kropli zebrać biozanieczyszczenia z całej płytki.
„Dodatkową zaletą metody jest to, że pobrana próbka znajduje się od razu w stanie ciekłym, wymaganym przez wiele metod pomiarowych. Co więcej, ponieważ ruch mikrokropli jest łatwy do kontrolowania, znika problem z dostarczaniem próbki do dalszych podzespołów +laboratorium na czipie+” – informuje IChF PAN.
Wcześniejsze publikacje o mikrokroplach opisywały proces zbierania z powierzchni kuleczek lateksowych o różnych rozmiarach. Przed badaniami polsko-francuskiego zespołu nie było jasne, czy mikrokrople będą równie efektywnie zbierały rzeczywiste biozanieczyszczenia, takie jak przetrwalniki bakterii czy wirusy.
W polsko-francuskich badaniach użyto mikrourządzenia zbudowanego przez grupę francuską, a do prób wykorzystano nieaktywny wirus – bakteriofag MS2, przetrwalniki bakterii Bacillus atrophaeus oraz albuminy jaja kurzego. Biopróbki osadzono na dwóch różnych powierzchniach. Jedną z nich była powierzchnia hydrofobowa (odpychająca cząsteczki wody), pokryta substancją przypominającą teflon. Druga została zbudowana z nanodrutów długości mikrometra, a jej właściwości hydrofobowe były zbliżone do tych, z których słyną liście lotosu. Powierzchni tego typu – superhydrofobowej – nie badano dotychczas w żadnych mikroukładach wykorzystujących zjawisko elektrozwilżania.
Jak napisano w komunikacie, w doświadczeniach przeprowadzonych z wirusami rodzaj powierzchni, na której się znajdowały, nie wpływał w istotny sposób na efektywność czyszczenia mikrokroplami (wynosiła 98-99 proc.). Inaczej sytuacja wyglądała dla sporów i cząsteczek białek. Wysoki procent oczyszczenia powierzchni stwierdzono dla nich tylko na powierzchni superhydrofobowej (odpowiednio 99 proc. i 92 proc.), podczas gdy na powierzchni hydrofobowej wartości były wyraźnie niższe (46 proc. i 71 proc.).
Wyniki pokazują, że efektywność oczyszczania powierzchni mikrokroplami silnie zależy zarówno od rodzaju zbieranych drobin, jak i od własności hydrofobowych samych powierzchni. „Każdy, kto za pomocą mikrokropel chce efektywnie zbierać biopróbki różnych typów, powinien stosować powierzchnie superhydrofobowe” – podsumowuje dr Joensson-Niedziółka.
Zaloguj się Logowanie