Oulun yliopiston tutkijat ovat kehittäneet uuden, tarkan menetelmän, joka tehostaa nanohiukkasten erottelua ja puhdistusta. Työkalua voidaan hyödyntää esimerkiksi syöpätutkimuksessa.
Kun hiukkasten koko putoaa alle muutaman sadan nanometrin, niiden käyttäytymistä alkaa hallita diffuusio eli hiukkasten satunnainen liike. Tällöin niihin kohdistuvat ohjaavat voimat heikkenevät ja erotustarkkuus romahtaa.
Oulun yliopiston professorien Caglar Elbukenin ja Seppo Vainion johtamat ryhmät kehittivät ongelmaan ratkaisun, joka parantaa merkittävästi sekä pienten synteettisten partikkelien että vesikkelien eli solujen erittämien nanokokoisten rakkuloiden erottelua ja puhdistamista.
Tutkijat yhdistivät kaksi fysikaalista ilmiötä, elektroforeettisen slip-ilmiön tuottaman nostovoiman ja viskoelastisessa nesteessä syntyvät poikittaisvoimat.
Slip-ilmiössä sähkö ei vedä hiukkasta suoraan vaan saa hiukkasta ympäröivän nesteen liikkeelle.
Viskoelastinen neste käyttäytyy osittain kuten tavallinen neste ja osittain kuin elastinen materiaali, minkä ansiosta hiukkasiin kohdistuu poikittaisia voimia, joita ei synny vesipohjaisissa liuoksissa.
Tutkimustulokset on julkaistu Analytical Chemistry -lehdessä.
Jopa 50 prosenttia aiempia menetelmiä parempi
Tutkimusartikkelin pääkirjoittajan, väitöskirjatutkija Seyedamirhosein Abdorahimzadehin mukaan oululaisratkaisu mahdollistaa yllättävän tehokkaan hiukkasten erottelun tavallisessa mikrokanavassa.
”Aiemmin näin pieniä hiukkasia varten on pitänyt käyttää nanokanavia, jotka tukkeutuvat helposti ja vaativat toimiakseen suuria paineita. Uusi menetelmä on aiempaan verrattuna nopeampi, tarkempi ja helpommin skaalattava”, Abdorahimzadeh sanoo.
Oululaiset osoittivat, että menetelmä parantaa polystyreenipartikkelien erottelua ja puhtautta noin 30–50 prosenttia.
Polystyreenihiukkasia käytetään tutkimuksissa usein mallihiukkasina, koska niiden koko, muoto ja pintaominaisuudet voidaan valmistaa hyvin tarkasti. Tämä tekee niistä ihanteellisen testimateriaalin erilaisille erotustekniikoille, kuten mikrofluidiikan menetelmille.
Solujen erittämien vesikkelien puhtaus koheni sekin yli viidenneksen, mikä on merkittävä lisäys näin pienessä mittakaavassa.
Nanopartikkelien hallittu erottelu on keskeinen asia sekä tutkimuksessa että monissa kliinisissä sovelluksissa, mutta nykyiset tekniikat ovat usein hitaita, monimutkaisia tai epäluotettavia.
Uutta menetelmää voidaan syöpätutkimuksen lisäksi hyödyntää esimerkiksi verinäytteiden analytiikassa, solujen viestinnän selvittämisessä ja nanolääketieteessä laajemminkin.
Tilaa Kemiamedian uutiskirje!
Tilaajana saat sähköpostiisi kerran viikossa kiinnostavimmat uutiset ja tiedot alan tapahtumista ja työpaikoista. Osallistut samalla arvontaan!
