Все, что требуется для проведения таких тестов, — это крошечные капельки образца раствора реагента — настолько крошечные, что они едва видны невооруженным глазом. Капли меняют форму при приложении электрического напряжения, что позволяет им раздвигаться, перемещаться в разных направлениях или расщепляться на отдельные молекулы.
Основное физическое явление называется электросмачиванием. Приложение электрического поля изменяет распределение электрических зарядов в каплях, позволяя управлять ими индивидуально.Электросмачивание также позволяет объединить две разные капли образца в одну. «Гениальная особенность нашей системы заключается в том, что мы впервые можем наблюдать детали того, как две капли взаимодействуют на уровне одной молекулы, что позволяет нам отслеживать всю цепочку событий», — говорит Лоренц Спарренберг из Fraunhofer Институт прикладных информационных технологий FIT, возглавляющий исследовательский проект.Глубокие исследования, полученные с помощью конфокальной микроскопии
Система электросмачивания, разработанная Спарренбергом и его командой, состоит из массива электродов на кристалле, отсюда и название системы электросмачивания на диэлектрике (EWOD). В зависимости от состояния переключения электродов, капли можно перемещать дальше друг от друга или ближе друг к другу и собирать вместе для слияния в заранее определенном месте. Этот процесс контролируется с помощью конфокального микроскопа, что позволяет записывать измерения с высоким разрешением. «Комбинируя электросмачивание с конфокальной микроскопией, мы можем изучать биологические взаимодействия в условиях, очень похожих на те, которые происходят в организме человека в естественных условиях.
В фармакологии, например, важно как можно точнее понимать эффекты ингредиентов лекарств и знать, когда эти эффекты происходить."Обычные лабораторные тесты не только предоставляют меньше информации, но также требуют гораздо большего количества проб жидкостей и требуют больше времени для выполнения. Например, типичная продолжительность ферментативного анализа составляет около 15-20 минут. «С нашей системой результаты могут быть доступны в течение 30 секунд». Комбинация EWOD и конфокальной микроскопии также может быть использована для изучения взаимодействия между комплементарными цепями ДНК, антителами и антигенами или реакций фермент-субстрат — возможности безграничны.
Предназначен для диагностики по месту оказания медицинской помощиЭти преимущества предопределяют использование системы в диагностике на месте, другими словами, в тестах, которые можно проводить у постели больного или в кабинете врача, вместо того, чтобы отправлять образцы в центральную лабораторию. Такие карманные решения «лаборатория-на-чипе» позволят мгновенно получить результаты анализов крови или мочи без сложных процедур.«До сих пор мы концентрировались на проверке концепции, демонстрируя, что комбинация нашего устройства EWOD с конфокальной микроскопией способна предоставлять информацию на уровне отдельных молекул.
Сейчас мы ищем отраслевых партнеров, которые помогут нам в разработке конкретных приложений. , — говорит Спарренберг.Система будет представлена на выставке MEDICA в Дюссельдорфе.