De grootste moleculen worden het eerst geflitst
Scheiding van moleculen op chip
Welk molecuul passeert het eerst de finishlijn? Een goede manier om
een stof in bestanddelen op te splitsen is: organiseer een wedstrijd
in een micro-kanaal. Anders dan je op het eerste gezicht zou denken,
passeren de grootste bestanddelen het eerst een detector, de kleinere
volgen op de voet. Dit principe van `hydrodynamische chromatografie'
wordt nu voor het eerst op chip toegepast. Scheiden op chip gaat
sneller, er zijn slechts minieme hoeveelheden nodig, en het vindt
plaats met minimaal gebruik van schadelijke oplosmiddelen. Ir. Marko
Blom heeft deze scheidings-chip ontwikkeld aan het instituut MESA+ van
de Universiteit Twente en promoveert op 13 december aan de faculteit
Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica.
Het scheidingskanaal is niet meer dan een micron diep, een millimeter
breed en zes tot acht centimeter lang, en gemaakt in silicium of
silicaatglas. Dankzij deze compacte geometrie kan de scheiding snel
plaatsvinden: de grote moleculen gaan sneller bewegen, de kleinere
volgen op enige afstand. Aan het eind van het kanaal worden de snelste
moleculen het eerst gedetecteerd door een lichtgevoelige cel.
Kleurkenmerken geven extra informatie over het deeltje of molecuul:
bij de `start' kunnen daarvoor bijvoorbeeld fluorescerende markers
worden toegevoegd.
Snel
Hydrodynamische chromatografie (HDC) is al een bekende
scheidingstechniek voor deeltjes en grote moleculen, maar de resolutie
van de gangbare methoden is niet optimaal. HDC wordt dan bijvoorbeeld
toegepast in een kolom vloeistof, vol niet-poreuze deeltjes die een
vergelijkbare trechterwerking hebben. In een chip kan een betere
scheidingsresolutie gehaald worden omdat de geometrie van het
scheidingskanaal beter gedefinieerd is dan de vrij willekeurig
verdeelde poriën tussen de deeltjes in een conventionele HDC kolom.
In een paar minuten kan Blom bijvoorbeeld polystyreen bolletjes
-kleine deeltjes- volledig scheiden. Voor analyse van grote moleculen,
zoals polymeren, is HDC-op-chip geschikt. En ook voor biomoleculen,
bijvoorbeeld voor het analyseren van de componenten in DNA.
Lab-on-chip
Een microsysteem zoals deze scheidings-chip heeft meer voordelen: zo
is het mogelijk allerlei functies toe te voegen: niet alleen de
scheiding zèlf, maar ook de detectie en eventuele voorbehandeling van
de vloeistof kunnen plaatsvinden op de chip. Blom heeft bijvoorbeeld
ook een variant gemaakt met een viscositeitssensor: over het kanaal is
dan een bruggetje gespannen dat de vloestofstroom een beetje afremt.
Het ontstane drukverschil wordt optisch gedetecteerd. Blom's chip is
een nieuw voorbeeld van een lab-on-chip. Deze laboratoria lenen zich
met name voor het snel uitvoeren van heel veel analyses tegelijk.
Blom's onderzoek maakt deel uit van de oriëntatie MicroChemical
Systems van het research-instituut MESA+, en is gefinancierd door de
Technologiestichting STW. De promovendus heeft samengewerkt met de
vakgroep Polymer Analysis van de Universiteit van Amsterdam.
Noot voor de pers
Marko Blom (Amersfoort, 1974) studeerde tot 1998 Technische
Natuurkunde aan de Universiteit Twente. Bij zijn promotie op 13
december (13.15 uur, Bestuursgebouw) is prof.dr.ir. Albert van den
Berg promotor en prof.dr.ir. Rob Tijssen (Universiteit van Amsterdam)
co-promotor. Het proefschrift `On-chip separation and sensing systems
for hydrodynamic chromatography' is via Twente University Press te
bestellen, www.tup.utwente.nl
Contactpersoon voor de pers: Wiebe van der Veen, tel (053) 489 4244,
email w.r.vanderveen@utwente.nl
Laatst gewijzigd op 10-12-2002 © Universiteit Twente