ScienceGuide staat voor verdieping. Dit is het platform waar de actualiteit en achtergrond elkaar ontmoeten op een inhoudelijke en doordachte wijze. Onder het uitklapteken vind je dus een toelichting, geheugensteun of voetnoot die de redactie of de auteur toevoegt. Dit doen wij om ervoor te zorgen dat wij in onze artikelen grondig en gedetailleerd in kunnen gaan op belangrijke details, zonder de lezer kwijt te raken.
Superchip uit Twente
Nieuws |
de redactie
22 oktober 2008 | Dawid Zalewski van de UT ontwikkelde een minilaboratorium. Dat zit op een chip en kan doorlopend biologische mengsels kan zuiveren en verwerkt in 15 minuten 25.000 naal zoveel vloeistof als een ‘normale chip.’ 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.
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. Voor zijn proefschrift ontwikkelde hij 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.
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.
