Medizinische Mikropumpe hilft bei Entwicklung


"Mit dieser Mikropumpe beabsichtigen wir, dass es für Patienten leichter ist, medizinische Testergebnisse zu erhalten, solange sie noch in der Arztpraxis sind, anstatt einige Tage oder Wochen zu warten", sagt der Student für Bioengineering Mark Eddings. "Sie könnte auch Schmerzmittel oder andere Drogen durch ein Gerät, das sich auf der Haut befindet, transportieren."

Bruce Gale, ein assistierender Professor in Mechanical Engineering an der Universität Utah, sagt, dass eine kostengünstige, tragbare und leicht herzustellende Pumpe hilfreich sein sollte, um einen lab-on-a-chip zu entwickeln, in dem "wir alle Komponenten vereinen, die einen ganzen Raum in einem medizinischen Labor ausfüllen würden, und zwar in der Größe einer Scheckkarte."

Während ein lab-on-a-chip Hunderte bis Tausende Mikropumpen hätte - Sets aus winzigen Flüssigkeits- und Luftkanälen und größeren Kammern, in denen die Proben getestet werden - führten Eddings und Gale ihre Erfindung vor, indem sie eine Anordnung mit zehn der kleinen Pumpen bauten.

Sie formten rohrähnliche "Mikrokanäle" – jeder so breit wie ein menschliches Haar – in die obere und untere Schicht eines dreilagigen Stückes aus einem Silikon Polymer Material (Polydimethylsiloxan, PDMS) ungefähr so groß wie ein Kartenstapel. "Es besteht aus Badewannen- Abdichtmasse", witzelt Gale. "Es ist dem durchsichtigen Silikon, das man benutzt, um Badewannen abzudichten, sehr ähnlich."

Das Array besteht aus drei Gummi-Schichten aus PDMS:


Der Luftdruck oder das Vakuum drücken oder ziehen Luft durch Kanäle in die untere Schicht und leiten den Druck oder Sog durch die mittlere Membran, so dass Flüssigkeiten durch die Kanäle in der oberen Schicht gedrückt oder gezogen werden.

Obwohl eine äußerliche Luftpumpe oder ein Vakuum vonnöten ist, behauptet Gale, dass tatsächlich die Membran die Pumpe sei, weil eine Pumpe eine Druckdifferenz erzeugt. Und das tut die Membran, wenn sie Flüssigkeiten bewegt.

Weil Gas und keine Flüssigkeit durch die mittlere Schicht fließt, kann ein Liquid in die Mikrokanäle der oberen Schicht fließen und so geschlossene Kanäle oder Kammern füllen kann, ohne Luft einzuschließen. Das ermöglicht der Pumpe, Proben wie Blut und Flüssigkeiten mit Proteinen oder DNS durch die Mikrokanäle zu diesen Kammern zu befördern, wo die Chemikalien für den eigentlichen Test aufbewahrt sind.

Das Gerät, um den lab-on-a-chip mitsamt Luftdruck oder Vakuum zu betreiben "wäre so groß wie eine Brieftasche und der Chip wäre die Kreditkarte, die dort hinein gehört", sagt Gale. Jede Mikropumpe kann eine Fließrate von 200 Nanolitern Flüssigkeit pro Minute erzeugen.

COMPAMED.de; Source: University of Utah