Polacy i Francuzi opracowali nowatorską metodę gromadzenia

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 PAP 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 polskofrancuskiego 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.
Artykuł pochodzi z serwisu „Nauka w Polsce”, www.naukawpolsce.pap.pl
Dr Martin Joensson-Niedziółka z Instytutu Chemii Fizycznej PAN zajmuje
się metodami oczyszczania powierzchni z biozanieczyszczeń za pomocą
mikrokropel sterowanych polem elektrycznym. Źródło: IChF PAN,
Grzegorz Krzyżewski
Data publikacji: 13.06.2011r.