19.11.2009
На фото: Магнитные держатели NIST с микрожидкостным прибором для производства липосом. У микрочипа пять входов и один выход, все связаны с трубками с помощью магнитных креплений. На вкладке в правом углу показано устройство соединения. Credit: G. Cooksey, NIST
Ученый из Государственного института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology - NIST) в США Хавьер Атенсия (Javier Atencia) столкнулся с досадной инженерной проблемой: как просто, надежно и, самое главное, плотно, соединить крошечные приборы с внешними насосами и резервуарами, доставляющими жидкость в систему. Решить задачу помогли магниты.
В работе, опубликованной онлайн в журнале «Lab on a Chip», Атенсия с коллегами описывает результат: новое и недорогое, многократного пользования, высокоэффективное магнитное крепление. В нем используется кольцевой магнит с прокладкой на конце и трубкой в центре, установленной точно на входе или выходе микрожидкостного канала, встроенного в стеклянный чип (смотри фото). Вместе с трубкой его удерживает второй дисковый магнит с другой стороны чипа.
В отличие от обычных соединений в микрожидкостных устройствах, когда трубки приклеиваются к чипу или используется резьба, магнитное крепление NIST многократного использования. Его можно размещать в любом месте чипа, исключена возможность поломок или протечек. Чипы иногда трескаются при нагревании или использовании клея, микрожидкостные приборы становятся бесполезны, если в каналы попадает клей. Кроме того, его преимущество доказывают надежность, гибкость, быстрая сборка и относительно низкая стоимость.
Ученые из NIST показали, что такие магнитные крепления с успехом работают в микрожидкостном приборе для производства липосом. (Они похожи на полые пузырьки, оболочки которых состоят из жировых соединений. Напоминающие мембраны человеческих клеток, липосомы можно использовать для переноски лекарства в организме человека.) Раствор липидов в изопропиловом спирте нагнетается с высокой скоростью в микроканалы через один вход и попадает в раствор, нагнетаемый через четыре других входа. В процессе смешивания образуются липосомы, которые выводятся через выходное отверстие. Ученые много раз соединяли и разъединяли пять магнитных креплений без поломок и видимых утечек.
Ученые оформляют патент на изобретение и заявляют, что такие магнитные крепления подходят для большинства микрожидкостных устройств, за исключением тех, в которых могут быть феррожидкости, суперпарамагнитные частицы, а также клетки с прикрепленными магнитными частицами или при высоких температурах (больше 80 градусов Цельсия).
J. Atencia, G. Cooksey, A. Jahn, J. Zook, W. Vreeland and L. Locascio. Magnetic connectors for microfluidic applications. Lab on a Chip. Published online Nov. 16, 2009.
http://www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2009_1117.htm#magnets
