Methode zur Trennung von Mikroplastik aus Wasser könnte auch Blutanalysen beschleunigen

Forscher haben einen Weg aufgezeigt, den Prozess der Partikeltrennung in Flüssigkeiten zu beschleunigen und möglicherweise zu skalieren. Dieser Ansatz lässt sich zur Untersuchung von Mikroplastik in Trinkwasser oder sogar zur Analyse von Krebszellen im Blut nutzen.

Berichterstattung in Mikrosysteme und Nanotechnikein Team unter der Leitung von Forschern am KTH Royal Institute of Technology beschreiben eine schnellere und präzisere Methode der elastoinertialen Mikrofluidik, ein Prozess, bei dem die Bewegung winziger Partikel in Flüssigkeiten gesteuert wird, indem sowohl die elastischen Eigenschaften der Flüssigkeit als auch die Kräfte, die bei der Bewegung der Flüssigkeit wirken, ausgenutzt werden.

Selim Tanriverdi, Doktorand an der KTH und Hauptautor der Studie, sagt, dass die verbesserte Technik ein breites Spektrum potenzieller Anwendungen in medizinischen Tests, der Umweltüberwachung und der Fertigung bietet. Die Methode könne helfen, Zellen oder andere Partikel in Blutproben schnell zu sortieren, Schadstoffe aus Wasser zu entfernen, um sie zu analysieren, oder die Entwicklung besserer Materialien zu ermöglichen, indem verschiedene Komponenten effizienter getrennt werden, sagt er.

Das mikrofluidische Gerät besteht aus speziell konstruierten Kanälen, die relativ große Flüssigkeitsmengen schnell verarbeiten können, was es perfekt für Anwendungen macht, die eine schnelle und kontinuierliche Trennung von Partikeln erfordern, sagt Tanriverdi. Innerhalb dieser Kanäle können Partikel sortiert und ausgerichtet werden – ein entscheidender Schritt zur Trennung verschiedener Partikelarten.

Die verbesserte Genauigkeit wird durch die Verwendung spezieller Flüssigkeiten mit hohen Polymerkonzentrationen ermöglicht. Dies verleiht ihnen einen viskoelastischen Charakter, der wie Wasser drücken und zurückfedern kann, vergleichbar mit Eiweiß. Durch die Kombination dieser Kräfte können Partikel dazu gebracht werden, sich auf bestimmte Weise zu bewegen.

„Wir haben gezeigt, wie der Probendurchsatz in unserem Mikrofluidkanal erhöht werden kann“, sagt er. „Das würde die Prozesszeit für die Blutanalyse verkürzen, was für einen Patienten von entscheidender Bedeutung ist.“

Die Studie ergab, dass größere Partikel leichter zu kontrollieren waren und konzentriert blieben, selbst wenn der Flüssigkeitsfluss zunahm. Kleinere Partikel benötigten optimale Durchflussraten, um in der Linie zu bleiben, zeigten unter den richtigen Bedingungen jedoch eine bessere Kontrolle.

Die Entwicklung der Methode hat ihren Ursprung in einem Projekt zur Entwicklung von Technologien zur Überwachung von Mikro- und Nanoplastik in Wasser. Tanriverdi war als Marie-Skłodowska-Curie-Forscher an dem Projekt mit dem Titel MONPLAS beteiligt.