Universiteit Twente

Een 'MRI-scanner' op microschaal

De bekende techniek MRI, of eigenlijk Nuclear Magnetic Resonance (NMR), kan nu ook toegepast worden op heel kleine volumes, dankzij een ingenieuze combinatie van een compacte spoel en een micro-vloeistofkanaal. Tot nu toe schoot de gevoeligheid hiervoor tekort. Met de hoge-resolutie `probe', ontwikkeld aan het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de UT, zijn bijvoorbeeld chemische reacties op de voet te volgen. De resultaten zijn gepubliceerd in de Journal of the American Chemical Society.

NMR is de techniek die bijvoorbeeld wordt toegepast in MRI-scanners in het ziekenhuis. Het is een krachtige techniek om details en afwijkingen in bijvoorbeeld weefsel af te beelden, door gebruik te maken van magnetische velden. Ook in de chemische analyse en biologie wordt NMR veel gebruikt. Gaat het echter om extreem kleine volumes van een stof, dan is het complex om op zo'n kleine schaal een `spoel' te maken die het benodigde magneetveld kan opwekken. Tot nu toe zijn daarvoor bijvoorbeeld platte cirkelvormige spoelen ontwikkeld, op een glazen chip waarin ook vloeistofkanalen zijn aangebracht. Diameters kleiner dan 300 micrometer zijn echter nauwelijks te realiseren. De UT-onderzoekers hebben daarom gekozen voor een zogenaamde `stripline' geometrie, waardoor het mogelijk wordt om een heel compacte spoel te maken in combinatie met een vloeistofkanaal van slechts 600 nanoliter (een nanoliter is een miljardste liter). Dankzij deze vorm ontstaan geen afwijkingen in het magnetisch veld, en is de selectiviteit groter dan bij conventionele platte spoelen.

Stofwisseling

De nieuwe NMR-probe is bijvoorbeeld geschikt om alle tussenproducten die in een snelle chemische reactie ontstaan, nauwkeurig te volgen. Ook hebben de onderzoekers de nieuwe probe al toegepast om de stofwisseling in menselijk ruggenmergvloeistof in beeld te brengen, met grote precisie. Het grote voordeel van de techniek is dat de samples niet eerst voorbewerkt hoeven te worden: op die manier is op termijn een compleet microsysteem samen te stellen om ruwe samples te detecteren en bewerken.

Het systeem met boven het vloeistofkanaal en onder de spoel

Het complete systeem gemonteerd, met de aansluitingen voor de vloeistofaan- en afvoer en de rf-aansluiting voor de spoel

Het onderzoek is uitgevoerd in de groep Mesoscale Chemical Systems van prof. Han Gardeniers. De groep maakt deel uit van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de UT en heeft voor dit onderzoek samengewerkt met het Instituut voor Moleculen en Materialen van de Radboud Universiteit Nijmegen. Het onderzoek is gefinancierd door de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).

Het artikel `A microfluidic high-resolution NMR Flow Probe' van Jacob Bart, Ard Kolkman, Anna Jo Oosthoek-de Vries, Kaspar Koch, Pieter Nieuwland, Hans Janssen, Jan van Bentum, Kirsten Ampt, Floris Rutjes, Sybren Wijmenga, Han Gardeniers en Arno Kentgens is verschenen in de Journal of the American Chemical Society (JACS). Het is op verzoek als pdf-bestand toe te sturen.

Contactpersoon voor de pers: Wiebe van der Veen, tel (053)4894244

Laatst gewijzigd op 08-05-2009 15:22:33 door Webmaster