Nu eens geen chip met hightech elektronica, maar een chip met een heus laboratorium aan boord. Drs. Rosanne Guijt knutselde allerlei losse componenten in elkaar voor een heuse ‘laboratoriumchip’.
Delen
/strong>
Drs. Rosanne Guijt bouwde tijdens haar promotieonderzoek een ‘muTAS’, ofwel: de eerste chip waarop elektronica en chemie op microniveau samenkomen. Zo stroomt op haar chip vloeistof in kanaaltjes met een diameter van 50 micrometer, vergelijkbaar met de dikte van een haar.
Guijt verkleinde de in laboratoria veel gebruikte scheidingstechniek ‘capillaire elektroforese’. Dat is een veel gebruikte analysetechniek voor geladen stoffen in oplossing, afkomstig uit bijvoorbeeld bloed, bier en afvalwater. De scheiding van deeltjes gebeurt op basis van de verhouding tussen grootte en lading in een elektrisch veld.
Nu gebeurt die scheiding nog in ‘grote’ reactievaten van een halve tot twee milliliter, waardoor oplosmiddelen worden verspild. Maar op een kleinere schaal kan zo’n scheiding sneller worden uitgevoerd. Bovendien, zegt Guijt, kan het proces worden geautomatiseerd; handig om bijvoorbeeld continu de medicijnenconcentratie in patiënten in de gaten te houden.
Als eerste stap op weg naar de laboratoriumchip bedacht de onderzoekster een manier om de chip een proefmonster op te laten nemen. Een klein beetje proefmonster op een chip moet representatief zijn voor een grote tank van duizend liter. Daarnaast maakte ze een pompsysteempje voor het vloeistoftransport op de muTAS, én testte Guijt twee verschillende geleidbaarheidsdetectoren in het kanaaltje in de chip.
Koelkast
Er was echter een probleempje. Chips worden gemaakt in een cleanroom, een stofvrije ruimte. Maar Guijt mocht in Nederland de cleanroom niet in, omdat ze als bio-farmaceutisch wetenschapper niet de juiste opleiding had. Dus vertrok ze vier keer naar het Institute de Microtechnique in Neuchâtel in Zwitserland – daar mocht ze wel aan de slag in de clean room.
Het was daar dat ze op een middag chips aan het wassen was met aceton (nagellakremover), een veelgebruikt spoelmiddel voor chips. Aceton op de huid verdampt snel en voelt koud aan. Terwijl er een flinke plas aceton op haar chips dreef, merkten Guijt en collega Arash Dodge toevallig dat er aan de onderkant van de chips druppels condens verschenen. ,,Ik weet nog dat Arash en ik giebelden: weet je wat, we maken een koelkast op een chip!” herinnert Guijt zich. ,,Toen we uitgelachen waren dachten we: waarom kunnen die acetonverdamping en de bijbehorende koeling niet in een kanaaltje op een chip?”
Door sommige chemische reacties worden chips warm. Daarom worden ze tot nu toe gekoeld door koude perslucht of een ventilator. Dat kan dus ook anders, dachten Guijt en haar aio-collega.
In een kanaaltje met de diameter van een haar liet Guijt rhodamine B lopen, een stof die fluorescerend is. De fluorescentie neemt toebij kou. Parallel aan beide kanten van dit kanaaltje lopen twee kanaaltjes met daarin een aceton – en een luchtstroming. Waar aceton en lucht met elkaar in contact komen verdampt de aceton en wordt er warmte aan de omgeving onttrokken. Het middelste kanaal wordt gekoeld tot min drie graden Celsius. De situatie kan worden omgedraaid: met zwavelzuur verwarmde Guijt juist de vloeistof tot 76 graden Celsius.
Guijt sleepte een patent uit haar vondst. De chip zal veel worden ingezet in processen waar een precieze temperatuurcontrole is vereist, zoals de gangbare techniek om dna te vermeerderen (polymerase chain reaction). Bij deze reactie wisselt de temperatuur tussen vijftig en honderd graden Celsius.
Nu de vijf onderdelen klaar zijn voor de ‘laboratoriumchip’, zal in een volgend project alles worden geïntegreerd.
Nu eens geen chip met hightech elektronica, maar een chip met een heus laboratorium aan boord. Drs. Rosanne Guijt knutselde allerlei losse componenten in elkaar voor een heuse ‘laboratoriumchip’.
Drs. Rosanne Guijt bouwde tijdens haar promotieonderzoek een ‘muTAS’, ofwel: de eerste chip waarop elektronica en chemie op microniveau samenkomen. Zo stroomt op haar chip vloeistof in kanaaltjes met een diameter van 50 micrometer, vergelijkbaar met de dikte van een haar.
Guijt verkleinde de in laboratoria veel gebruikte scheidingstechniek ‘capillaire elektroforese’. Dat is een veel gebruikte analysetechniek voor geladen stoffen in oplossing, afkomstig uit bijvoorbeeld bloed, bier en afvalwater. De scheiding van deeltjes gebeurt op basis van de verhouding tussen grootte en lading in een elektrisch veld.
Nu gebeurt die scheiding nog in ‘grote’ reactievaten van een halve tot twee milliliter, waardoor oplosmiddelen worden verspild. Maar op een kleinere schaal kan zo’n scheiding sneller worden uitgevoerd. Bovendien, zegt Guijt, kan het proces worden geautomatiseerd; handig om bijvoorbeeld continu de medicijnenconcentratie in patiënten in de gaten te houden.
Als eerste stap op weg naar de laboratoriumchip bedacht de onderzoekster een manier om de chip een proefmonster op te laten nemen. Een klein beetje proefmonster op een chip moet representatief zijn voor een grote tank van duizend liter. Daarnaast maakte ze een pompsysteempje voor het vloeistoftransport op de muTAS, én testte Guijt twee verschillende geleidbaarheidsdetectoren in het kanaaltje in de chip.
Koelkast
Er was echter een probleempje. Chips worden gemaakt in een cleanroom, een stofvrije ruimte. Maar Guijt mocht in Nederland de cleanroom niet in, omdat ze als bio-farmaceutisch wetenschapper niet de juiste opleiding had. Dus vertrok ze vier keer naar het Institute de Microtechnique in Neuchâtel in Zwitserland – daar mocht ze wel aan de slag in de clean room.
Het was daar dat ze op een middag chips aan het wassen was met aceton (nagellakremover), een veelgebruikt spoelmiddel voor chips. Aceton op de huid verdampt snel en voelt koud aan. Terwijl er een flinke plas aceton op haar chips dreef, merkten Guijt en collega Arash Dodge toevallig dat er aan de onderkant van de chips druppels condens verschenen. ,,Ik weet nog dat Arash en ik giebelden: weet je wat, we maken een koelkast op een chip!” herinnert Guijt zich. ,,Toen we uitgelachen waren dachten we: waarom kunnen die acetonverdamping en de bijbehorende koeling niet in een kanaaltje op een chip?”
Door sommige chemische reacties worden chips warm. Daarom worden ze tot nu toe gekoeld door koude perslucht of een ventilator. Dat kan dus ook anders, dachten Guijt en haar aio-collega.
In een kanaaltje met de diameter van een haar liet Guijt rhodamine B lopen, een stof die fluorescerend is. De fluorescentie neemt toebij kou. Parallel aan beide kanten van dit kanaaltje lopen twee kanaaltjes met daarin een aceton – en een luchtstroming. Waar aceton en lucht met elkaar in contact komen verdampt de aceton en wordt er warmte aan de omgeving onttrokken. Het middelste kanaal wordt gekoeld tot min drie graden Celsius. De situatie kan worden omgedraaid: met zwavelzuur verwarmde Guijt juist de vloeistof tot 76 graden Celsius.
Guijt sleepte een patent uit haar vondst. De chip zal veel worden ingezet in processen waar een precieze temperatuurcontrole is vereist, zoals de gangbare techniek om dna te vermeerderen (polymerase chain reaction). Bij deze reactie wisselt de temperatuur tussen vijftig en honderd graden Celsius.
Nu de vijf onderdelen klaar zijn voor de ‘laboratoriumchip’, zal in een volgend project alles worden geïntegreerd.
Comments are closed.