Mikrofluidik

Was ist Mikrofluidik?

Unter Mikrofluidik versteht man sowohl die Wissenschaft als auch die Technologie, die sich mit der Bewegung winziger Flüssigkeitsmengen durch sehr enge Kanäle (mit einem Durchmesser von einigen zehn bis hundert Mikrometern) befasst. 

In vielen unterschiedlichen Bereichen – von der Pharmazie bis zu den Lebensmittelwissenschaften – sind mikrofluidische Geräte nicht nur für den Transport, sondern auch für die Analyse dieser Flüssigkeiten äußerst nützlich. Die Bewegung der Flüssigkeit durch das Gerät kann entweder passiv (z. B. durch Kapillardruck oder geladene Oberflächen, die eine geladene Flüssigkeit antreiben) oder aktiv (durch den Einsatz mechanischer Pumpen) erfolgen. 

Vorteile der Mikrofluidik-Technologie 

Die Mikrofluidik wird heute in unzähligen Bereichen eingesetzt: in der Medizin (z. B. beim inzwischen bekannten COVID-19-Selbsttest), in der Forschung (z. B. bei der Durchflusszytometrie und Zellsortierung) oder bei allgemeineren Messungen und Nachweisen (z. B. bei den üblichen pH-Teststreifen). Die Vorteile sind so vielfältig wie die Anwendungen selbst, grundsätzlich ist aber die Menge das Entscheidende. 

Im Allgemeinen ermöglicht die Mikrofluidik die Verwendung einer sehr kleinen Flüssigkeitsmenge, was bei teuren oder begrenzt vorhandenen Proben eine gute Nachricht ist. Darüber hinaus sind mikrofluidische Geräte meistens kleiner als andere Geräte, sodass sie leicht transportiert werden können. In der Regel ist es bei der Mikrofluidik auch einfacher, den Durchfluss zu steuern, als bei großen Flüssigkeitsvolumina, was die Genauigkeit der Anwendung erhöht und die Ungenauigkeiten durch den Massentransport reduziert.

Andererseits sind die Mikrokanäle in mikrofluidischen Geräten aufgrund ihres geringen Durchmessers anfällig für Verstopfungen. Das Risiko ist besonders hoch, wenn sich große und/oder klebrige Partikel in der Flüssigkeit befinden, wie zum Beispiel 100 % Vollblut oder unverdünntes Serum und Plasma, Zellüberstand, Zellmembran-Preps, virusähnliche Partikel (VLP), Liposomen, viskose Reinigungsmittel, DMSO und Acetonitril. 

Um dieses Problem zu beseitigen, hat Malvern Panalytical das Creoptix WAVEsystem entwickelt – eine Lösung zur Messung der Bindungskinetik unter Verwendung von verstopfungsfreier Mikrofluidik. Unsere Lösung wurde für die Verwendung mit einer Vielzahl von Probentypen entwickelt, um Aktivität und den biologischen Kontext aufrechtzuerhalten, Zeit zu sparen, indem schädliche Reinigungsschritte wegfallen, und das Risiko von Verstopfungen zu reduzieren, die andere Systeme außer Betrieb setzen könnten.

Mikrofluidische Chips 

In der Mikrofluidik-Technologie werden häufig mikrofluidische Chips verwendet – kleine Geräte mit eingravierten oder geformten Mikrokanälen, durch die die zu analysierende Flüssigkeit fließen kann. Entweder wird der gesamte Chip in das mikrofluidische Gerät eingebaut, oder die Ein- und Auslässe des Chips sind mit einem externen Gerät verbunden, das den Durchfluss steuert. 

Das innovative Design von WAVEchip, unserer patentierten Mikrofluidik-Kartusche, integriert die gesamte Mikrofluidik in eine Einwegkartusche anstelle eines Gerätekerns und platziert Standardventile mit großen Bohrungen im Instrument nachgeschaltet, statt auf Mikroventile in der Nähe des Chips zu setzen. Dadurch werden Rohproben, pathogene Proben, aggressive Lösungsmittel und große Partikel bis zu 1000 nm unterstützt. Ultraschnelle Übergänge ermöglichen die kinetische Analyse schwach bindender Fragmente in 150 ms für die zuverlässige Bestimmung von Off-Raten von 10 s–1. 

Schnittansicht des WAVEchip, zeigt Mikrofluidik, die in die Einwegkartusche integriert ist, indem nachgeschaltete Ventile anstelle von Mikroventilen in der Nähe des Chips verwendet werden.

Verstopfungsfreie Mikrofluidik für erweiterte Analysen 

Durch die Kombination der patentierten Gitter-gekoppelten Interferometrie (GCI)-Technologie mit verstopfungsfreier Mikrofluidik setzt das Creoptix WAVEsystem neue Maßstäbe für die Bindungskinetikanalyse. Unser innovativer Ansatz bietet eine überlegene Signal- und Zeitauflösung im Vergleich zu anderen Formen der markerfreien Erkennung und liefert Ihnen selbst bei den anspruchsvollsten Probentypen qualitativ hochwertige Daten. 

Die verstopfungsfreie Technologie macht die Creoptix WAVEchips kompatibel mit:

• 100 % Serum, Plasma und Zellüberstand
• Organische Lösungsmittel, einschließlich hoher Anteile an Acetonitril und Dimethylsulfoxid (DMSO)
• Viskose Reinigungsmittel und Additive zum Lösen von Membranproteinen
• Zellmembran-Preps, teilgelöstes, ungereinigtes Material
• Virusähnliche Partikel (VLP), Liposomen oder Nanodisks, die als Lösungsstrukturen verwendet werden
• Große Bindungspartner: Nanopartikel und Rohmembran-Preps