BYU elektroingenjörsstudenter har snubblat över en mycket okonventionell metod som skulle kunna påskynda diagnosen labb-on-a-chip sjukdom.

När någon går till sjukhuset för en allvarlig sjukdom, om en bakteriell infektion misstänks, det kan ta upp till tre dagar att få resultat från ett bakterieodlingstest. Då, det är ofta för sent att behandla infektionen på ett adekvat sätt, speciellt om bakterierna är resistenta mot vanliga antibiotika.

BYU-studenter arbetar med ett projekt för att diagnostisera antibiotikaresistenta bakterier, eller superbugs, på mindre än en timme. Deras metod bygger på att extrahera bakterier från ett blodprov och sedan dra DNA från den bakterien. Om specifika genetiska koder som indikerar antibiotikaresistens finns i DNA, fluorescerande molekyler kan fästas vid dessa platser. Laserljus kan sedan lysa på DNA-proverna och molekylerna lyser upp.

Den erforderliga precisionen för att justera laserljuset till minimala DNA-prover är komplex och lämnar lite utrymme för fel. BYU forskarteam, ledd av Dr Aaron Hawkins, arbetar för att hitta effektiva sätt att kanalisera ljus och DNA-innehållande vätskor tillsammans i ett labb-på-ett-chip. Processen har varit utmanande, men de har äntligen hittat en osannolik lösning – svart nagellack.

"Vi kämpade i många månader tills en student föreslog att vi skulle prova ett matt nagellack över ett lager av fotoresisten som vi normalt använder för att bygga chips i vårt renrum, " sa Hawkins. "Det lät galet och lite roligt, men efter lite försök och misstag, det visade sig fungera väldigt bra."

När det osannolika förslaget kom upp, studie huvudförfattare och Ph.D. kandidat Matt Hamblin beslutade att det var värt ett försök eftersom inget annat fungerade.

"Jag provade så många komplicerade ljusstörningsbaserade metoder, men nagellack gjorde susen, sade Hamblin, som också råkar vara en del av BYU:s standup-komediklubb, Humor U. "Det är lite roligt eftersom det först kom upp som ett skämt, men ibland kan komplicerade problem fixas med förenklade lösningar."

Nagellacket skapar en mörk film över chipet som absorberar och sprider ljus för att producera ett "blackout" lager. Detta mörkläggningslager blockerar ljuset över större delen av chipets område men tillåter det att passera genom små öppningar i linje med vätskeinnehållande kanaler. Med närvaron av mörkläggningslagret, en stor stråle av laserljus kan lysa på chipet med grova inriktningstoleranser och laserenergi når bara de kritiska punkter som leder till DNA-identifiering.

"Nagellacket blockerar ljus från delar av enheten som vi inte vill ska vara upplysta, " tillade Hamblin.

Det matta nagellacket gör denna process att testa för sjukdomar mer tillgänglig och praktisk i ett instrument som skulle kunna användas på en riktig sjukhusmiljö. Nagellackstekniken är flexibel och kan användas på en mängd olika ytor.

Forskningen publiceras i Journal of Micro/Nanolithography, Mems, och MOEMS .