La taille compte lorsqu'il s'agit de trier du matériel biologique. De l'identification des agents pathogènes au dépistage des traitements médicamenteux, la capacité d'identifier et de séparer rapidement les particules en fonction de leur taille est un outil de plus en plus important dans le diagnostic et le traitement des patients, selon Huanyu "Larry" Cheng, Dorothy Quiggle Professeur de développement de carrière au Département des sciences de l'ingénieur et de la mécanique de Penn State. Cheng et ses collaborateurs internationaux de l'Université de Xiangtan en Chine ont développé un moyen efficace de fabriquer un dispositif de tri flexible à utiliser dans des capteurs biomédicaux.

Ils ont publié leur approche cette semaine dans Matériaux et interfaces appliqués ACS , un journal de l'American Chemical Society.

Les dispositifs microfluidiques traditionnels sont produits avec des mesures précises pour trier des particules de taille spécifique, comme l'identification des agents pathogènes sous-jacents à une infection dans le sang d'un patient. Les appareils sont construits dans des salles blanches avec des équipements hautement spécialisés pour atteindre le degré de précision nécessaire.

"Les dispositifs microfluidiques sont très importants, mais nous devons faire un meilleur travail pour les fabriquer, " a déclaré Cheng. " Les méthodes actuelles peuvent prendre des jours, sinon des semaines, et ils sont souvent chers.

Pour réduire le coût et le temps de production des appareils, les chercheurs se sont inspirés de ce qu'ils veulent surveiller :le bendy, extensible, corps humain parfois ridé.

Ils ont utilisé un polymère contenant du carbone et du silicium appelé PDMS, qui devient rigide lorsqu'il est traité avec la lumière ultraviolette. Une fois que la surface supérieure du polymère était rigide, ils l'ont étendu, créant de minuscules fissures dans la couche rigide. Les chercheurs l'ont ensuite encapsulé avec une autre couche de protection du même polymère.

Prochain, ils ont répété le processus mais ont étiré le polymère avant de le traiter avec de la lumière UV. Une fois qu'ils ont libéré le polymère étiré avec une surface rigide, ça s'est froissé, avec de petites rides tapissant son visage.

Lorsque les appareils sont étirés et relâchés, les fissures et les rides fonctionnent comme des valves, permettant aux petites particules de s'écouler tout en retenant les objets plus gros.

"Nous pouvons utiliser les fissures ou les rides pour manipuler l'écoulement du fluide, " dit Cheng. " Ces déformations mécaniques ne sont pas nouvelles, mais ils n'ont pas été explorés pour une utilisation dans des dispositifs microfluidiques. On s'est retrouvé avec un joli mariage entre les deux structures, qui peut être fabriqué simplement et à faible coût."

Cheng se concentre sur le développement flexible, des capteurs extensibles capables de surveiller sans fil la santé d'une personne à travers ses mouvements physiques et des signaux chimiques dans sa sueur, peau et plus encore. Le but, il a dit, est d'améliorer le confort et la qualité de vie du patient tout en obtenant autant d'informations que possible pour aider à éclairer le diagnostic et le traitement.

"Nous voulons développer un standalone, système extensible qui permet une longue durée, l'utilisation continue de dispositifs de détection sans fil pour faire progresser à la fois les capacités et le confort de la surveillance de la santé des patients, " a déclaré Cheng. " La capacité de fabriquer un produit à faible coût, approche à grande échelle pour permettre des tests supplémentaires est un élément essentiel d'un tel système. »

Les chercheurs prévoient de continuer à collaborer, Cheng a dit, et explorera comment produire et utiliser le dispositif microfluidique encore plus efficacement.