Elektrischer Chip entfernt Nanopartikel aus Blut

Ingenieure haben eine chipbasierte Technologie entwickelt, die mithilfe eines oszillierenden elektrischen Feldes Nanopartikel schnell und einfach aus Blut isolieren kann.
Diese Laboreinrichtung zeigt den Chip, der verwendet wird, um Nanopartikel von einem Tropfen Blutplasma zu trennen.
Bildnachweis: Ibsen / UC San Diego

In der Zeitschrift Kleinsagt das Team von der Universität von Kalifornien-San Diego, dass das neue Tool verwendet werden könnte, um Drogen-tragende Nanopartikel aus Blut zu entfernen.

Nanopartikel - winzige Objekte, die 1000-mal kleiner sind als die Dicke von menschlichem Haar - finden zunehmend ihren Weg in die Medizin, zum Beispiel als Mittel zur gezielten Wirkstoffabgabe in Zellen oder zur Auflösung von Blutgerinnseln.

Ein Werkzeug, das Nanopartikel schnell aus dem Blut entfernt, wäre für Forscher nützlich, die Nanopartikel-Wirkstoffabgabesysteme entwickeln und untersuchen und wissen möchten, wie sie die Nanopartikel beeinflussen.

Zum Beispiel kann eines der Dinge passieren, dass Blutproteine ??an den Nanopartikeln haften bleiben und sie weniger effektiv machen.

Eine andere Art und Weise, wie das Werkzeug verwendet werden könnte, besteht darin, herauszufinden, ob die Blutchemie eines Patienten mit den Oberflächen des Nanopartikel-Typs in der betrachteten Arzneimittelabgabe kompatibel ist.

Der Erstautor Dr. Stuart Ibsen, ein Nanoengineering-Forscher, sagt, dass dies das erste Beispiel für die Entfernung einer breiten Palette von Nanopartikeln aus dem Plasma mit minimaler Manipulation ist.

"Es ist erstaunlich, dass diese Methode ohne Modifikationen an den Plasmaproben oder den Nanopartikeln funktioniert", fügt er hinzu.

Nanopartikel wurden in 7 Minuten aus dem Plasma entfernt

Gegenwärtige Verfahren zum Entfernen von Nanopartikeln aus Blut sind umständlich und zeitaufwendig.

Um beispielsweise Nanopartikel aus Plasma zu entfernen, muss das Plasma zuerst verdünnt, dann mit einer hochkonzentrierten Zuckerlösung gemischt und dann in einer Zentrifuge zentrifugiert werden. Eine andere Methode erfordert, dass die Nanopartikel mit einem Agens markiert werden, das an ihrer Oberfläche haftet.

Diese Verfahren sind jedoch nicht befriedigend, da sie die physikalischen Eigenschaften der Nanopartikel verändern können oder in vielen Fällen nicht mit typischen Arten von Nanopartikeln verwendet werden können.

Für die Studie verwendeten die Forscher einen zehn Zentimeter großen elektrischen Chip, der Hunderte von winzigen Elektroden enthält, die ein schnell oszillierendes elektrisches Feld aufbauen, das die Nanopartikel aus einer Plasmaprobe herauszieht.

Das Team testete den Chip an einem mit Nanopartikeln gespickten Plasmastrahl und beobachtete, wie die Extraktion innerhalb von sieben Minuten abgeschlossen war.

Der Chip nutzt eine bahnbrechende Technologie, die trotz des hohen Salzgehalts im Blutplasma funktioniert. Es nutzt die Tatsache aus, dass sich die positiven und negativen Ladungen in den Nanopartikeln bei der Feldfestlegung mit einer anderen Geschwindigkeit ausrichten als die Ladungen in den Molekülen des Plasmas.

Dieses Ungleichgewicht verursacht eine Anziehung zwischen den Nanopartikeln und den Elektroden, und wenn das Feld bei 15.000 Mal pro Sekunde oszilliert, werden die Partikel zu der Elektrode gezogen, wodurch das Plasma zurückbleibt.

Die Technologie könnte auch in anderen medizinischen, umwelttechnischen und industriellen Anwendungen nützlich sein, wo Nanopartikel aus komplexen Flüssigkeiten entfernt werden müssen. Dr. Ibsen schließt mit:

"Wir haben eine sehr vielseitige Technik entwickelt, mit der Nanopartikel in vielen verschiedenen Prozessen gewonnen werden können."

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