Простой насос под давлением, изготовленный из воздушных шаров и нейлоновых чулок может тестировать загрязнители воды и образцы крови. Гениальное устройство работает почти так же хорошо, как его дорогие и громоздкие лабораторные аналоги. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Lab on a Chip.
Актуальность проблемы
Насосы используются для протекания биологических образцов через микрофлюидные устройства, в то время как их содержимое идентифицируется под микроскопом.
Материалы и методы обследования
«Мы начали с базовых баллонов из латекса, а затем поняли, что обычные чулки из нейлона и эластана идеально подходят для укрепления, позволяя поддерживать значительно более высокое давление и функционировать в качестве насоса», – объясняет Тергуд (Peter Thurgood).
«Просто обернув латексный баллон тремя слоями чулок, мы смогли увеличить его внутреннее давление в 10 раз – достаточно для проведения многих анализов воды или крови, которые обычно требуют больших, дорогих насосов», – добавляет Тергуд.
Результаты научной работы
Самодельный насос был создан в результате сотрудничества между исследователями из Мельбурнского королевского технологического института (RMIT University) и Института медицинских исследований им. Уолтера и Элизы Холл в Мельбурне (Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research in Melbourne), Австралия, продемонстрировав свою жизнеспособность в тестах по обнаружению водных паразитов и раковых клеток и по изучению сосудистых заболеваний. Автор исследования и инженер Питер Тергуд, объясняет, что черпал свое вдохновение в простом изобретении футбольных мячей, которые подкрепляются большим давлением. Результаты исследования показали, что усиленный баллонный насос можно использовать для работы микрофлюидных устройств в течение нескольких часов без значительной потери давления. Насос также легко помещается в инкубаторе и может быть оставлен на ночь. Простое новшество открыло захватывающие возможности в области полевых испытаний воды и возможность тестировать и диагностировать пациентов на наличие инфекционных патогенов и водных микроорганизмов в местах оказания медицинской помощи.
«Паразитические микроорганизмы оказывают серьезное влияние на сообщества с низким уровнем жизни в тропических и субтропических регионах во всем мире, а также в развитых странах, включая Австралию», – объясняет Тергуд. «Для решения этой проблемы существует срочная потребность в недорогих диагностических инструментах на местах, которые работают в сложных, иногда удаленных средах, сильно отличающихся от первозданной лаборатории. Как бы просто это не выглядело, это устройство действительно удовлетворяет этим потребностям и может оказать большое влияние».
Технология также может использоваться для ранней диагностики заболеваний на дому или в кабинете врача. Баллонный насос был испытан в качестве диагностического устройства в месте оказания медицинской помощи для обнаружения очень низких концентраций раковых клеток-мишеней в жидких образцах и признан работоспособным.
«Гидродинамической силы жидкости, создаваемой усиленным баллоном, было достаточно, чтобы изолировать клетки для исследования, что было действительно удивительно для насоса за 2 доллара!», – комментирует Тергуд.
В настоящее время Тергуд работает над применением упрощенной насосной технологии для разработки систем орган-на-чипе, которые имитируют условия кровотока в дисфункциональных сосудах, чтобы лучше понять такие заболевания, как атеросклероз, которые приводят к сердечному приступу и инсульту.
Выводы
Тергуд добавил, что микрофлюидика достигла значительных успехов за последнее десятилетие, ее широкое применение было ограничено стоимостью и объемом насосов, необходимых для эксплуатации.
«Простота лежит в основе всей нашей исследовательской программы. Переделывая сложные микрофлюидные устройства в упрощенные, мы можем максимизировать исследования не только в сложных лабораториях», – резюмирует Тергуд.
Авторы другого исследования утверждают, что технологии виртуальной реальности помогут улучшить качество жизни людей с деменцией.
