Συσκευή διαχωρίζει μικροσκοπικά σωματίδια με ταχύτητα και ακρίβεια

Από το Πανεπιστήμιο Princeton, 6 Ιουνίου 2004

Με τη συνεργασία μηχανικών, φυσικών και βιολόγων στο Princeton, βρέθηκε μια συσκευή που διαχωρίζει γρήγορα μικροσκοπικά σωματίδια με πολύ μικρή διαφορά στο μέγεθος. Αυτή η ανακάλυψη πιστεύεται ότι έχει πολλές δυνατές χρήσεις.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τη συσκευή για να διαχωρίσουν σωματίδια, που κυμαίνονται σε μέγεθος από τα βακτηριακά κύτταρα έως τα μεγάλα τμήματα του DNA. Τα αποτελέσματά τους δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Science.

Η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να επιταχύνει αρκετά την εργασία της αλληλοuχίας των γονιδιωμάτων, αλλά και στην ανίχνευση βιοτρομοκρατών.

Μέχρι τώρα δεν υπήρχε τρόπος για να ταξινομηθούν μεγάλες ποσότητες μορίων ή κυττάρων κατά  μέγεθος με ταχύτητα και ακρίβεια, σύμφωνα με τους ερευνητές. Οι τρέχουσες μέθοδοι διαχώριζαν τα σωματίδια μόνο αν είχαν σημαντικές διαφορές στο μέγεθος και, για σωματίδια όπως το DNA, μπορούν να χρειαστούν ώρες ολόκληρες.

Η εφεύρεση του Princeton μπορεί να διακρίνει μεγάλες ποσότητες σωματιδίων μεγέθους 1 μικρόμετρου  από άλλα που είναι μόνο 1,005 μικρά σε δευτερόλεπτα.

Η συσκευή ονομάστηκε "δίκτυο  τανγκό" για την ακριβή χορογραφία που επιβάλλει πάνω στα σωματίδια.

Η ανακάλυψη αυτή είχε υπεύθυνο τον Lotien Ρ. Huang, ένα μεταδιδακτορικό ερευνητή μηχανικό ηλεκτρονικό, και βελτιώθηκε μετά από συνεργασία μεταξύ των James Sturm, Robert Auston, έναν καθηγητή της φυσικής, και Edward Cox, έναν καθηγητή της μοριακής βιολογίας. Η ομάδα αυτή, του Ινστιτούτου για την Επιστήμη και την Τεχνολογία των Υλικών στο Princeton, έχει φτιάξει ποικίλες συσκευές για το DNA και άλλα σωματίδια, αλλά καμία τόσο γρήγορη και ακριβής όσο η "δίκτυο του τανγκό".

Η συσκευή αποτελείται από μια σειρά μικροσκοπικά σιφώνια, σωληνίσκους, που χαράζονται πάνω στο πυρίτιο. Αέρας από μια σύριγγα ή άλλη αντλία αναγκάζει τα μόρια να κινούνται μέσω του δικτύου των σιφωνίων, που αναγκάζει τα σωματίδια να κινηθούν σε διαφορετικές πορείες. Μια συσκευή μικρότερη από μία τετραγωνική ίντσα θα μπορούσε εύκολα να έχει εκατοντάδες κανάλια, που το κάθε ένα θα είχε μια διαφορά στο μέγεθος μόλις 1% .

Η συσκευή θα μπορούσε κυρίως να επιταχύνει βιολογικές έρευνες αλλά και θα μπορούσε κατά ένα μεγάλο μέρος να αντικαταστήσει μερικές συσκευές φυγοκέντρησης, που χρησιμοποιούνται συνήθως για να διαχωρίσει κύτταρα και σωματίδια βασισμένα στη μάζα, σύμφωνα με τον Cox .

Μια πρώτη χρήση θα μπορούσε να είναι στην ταξινόμηση τμημάτων του DNA σύμφωνα με το μήκος τους, που αποτελεί βασική εργασία για τον εντοπισμό του γονιδιώματος. Μια άλλη χρήση μπορεί να είναι στη διάκριση ενός τύπου ιού από έναν άλλο, επειδή πολλοί ιοί έχουν ένα μοναδικό μέγεθος, ελαφρώς διαφορετικό από άλλους ιούς, αναφέρει ο Cox .

Ο Huang ελπίζει επίσης ότι η συσκευή θα μπορούσε να βελτιώσει τους ink jet εκτυπωτές, που παράγουν καλύτερα αποτελέσματα αν οι σταγόνες της μελάνης έχουν το ίδιο μέγεθος.

Οι ερευνητές εργάζονται τώρα για να κάνουν συσκευές για ακόμη μικρότερα σωματίδια, πχ μικρά πρωτεϊνικά μόρια. Αυτό εξαρτάται αν μπορούν να φτιαχτούν τόσο μικρά σιφώνια πάνω στο πυρίτιο. Ο Huang ισχυρίζεται ότι είναι δύσκολο αλλά όχι ακατόρθωτο.