En sked socker kan få medicinen att gå ner, men en ny Loughborough-ledd studie tyder på att en skvätt salt är nyckeln till att utveckla viktiga medicinska områden som läkemedelsleverans och biologisk provanalys.

Naval Singh, en Ph.D. student vid universitetets flyghögskola, Bil, Kemi- och materialteknik (AACME), och Dr Guido Bolognesi, expert på bioteknik, hoppas att den nya partikelfångningsmekanismen de har utvecklat kommer att "öppna spännande nya vägar för utveckling av nya billiga, bärbara och ultrakänsliga enheter för bioanalys och diagnostik."

Deras senaste studie, publiceras i tidskriften Fysiska granskningsbrev , visar hur salt kan användas för att ackumulera submikrona partiklar i återvändsgränder som kallas "mikrokaviteter" på några minuter och hur processen kan vändas.

Biologiska vätskor är fulla av partiklar och att kunna fånga och släppa ut dem är en viktig underbyggande förmåga för flera tekniska tillämpningar, inklusive analys av kroppsvätskor som blod och saliv.

Diagnostik – som virusdetektion – kan begränsas av antalet biologiska partiklar som fångas upp av det diagnostiska instrumentet, så förmågan att koncentrera partiklar i ett område kan leda till mer exakt detektering och som ett resultat, tidigare medicinska insatser.

Nuvarande metoder för att koncentrera partiklar finns, men de involverar labbbaserad teknik som centrifuger och kan inte användas för att fånga partiklar inuti kroppen.

Teamet ville utveckla en mekanism som kunde användas för att fånga partiklar i både levande och artificiella biologiska system.

De bestämde sig för att fokusera på att ackumulera partiklar i återvändsgränder, såsom håligheter och porer, eftersom dessa är allestädes närvarande i båda systemen.

Dock, partikeltransport till dessa regioner är en verklig ingenjörsutmaning eftersom något måste driva ner partiklarna i de välliknande strukturerna.

Dr Bolognesi och Naval, i samarbete med experter på Loughboroughs Department of Chemical Engineering, Wolfson School of Mechanical, El- och tillverkningsteknik, och Frankrikes Institut Lumière Matière, undersökt om salt – som är känt för att kunna transportera partiklar – skulle kunna användas för detta ändamål.

Teamet körde en serie tester med hjälp av en skräddarsydd mikrokanalsenhet, bara några gånger tjockare än ett människohår. Enheten innehåller mikrohåligheter och öppningar där forskare kan injicera saltvattenströmmar som sedan rinner förbi återvändsgränderna.

För denna proof-of-concept-studie, forskarna tittade på att fånga kommersiellt tillgängliga gumminanopartiklar i mikrohåligheterna.

Testet avslöjade att en liten skillnad i salthaltsnivån [salthalten] i vattenströmmarna var tillräckligt för att hålla partiklarna stationära och saltet i mikrohåligheterna verkade som en magnet, dra ner partiklarna i återvändsgränderna.

Dessutom, de fann att processen kunde vändas, vilket kan få enorma konsekvenser för tillämpningar som kräver infångning och senare utsläpp av partiklar, till exempel, den tidskontrollerade leveransen av flera läkemedel till återvändsgränder.

Dr Bolognesi säger att även om gummi var i fokus för studien, den föreslagna strategin kan tillämpas på biologiska partiklar, såsom virus och andra extracellulära partiklar som vanligtvis finns i blod, urin, och cerebrospinalvätska.

Av forskningen, Dr Bolognesi sa:"Det fina med denna forskning är verkligen att vår innovativa strategi för partikelhantering i miniatyriserade system bygger på något så enkelt och utbrett som lite salt. Eftersom naturen är en mycket bättre ingenjör än någon människa, Jag skulle inte bli förvånad om det inom en snar framtid upptäcks att liknande saltdrivna mekanismer naturligt förekommer inom biologiska system för att underlätta transporten av biologiskt material inom levande organismer."

Han fortsatte:"Vi bygger vidare på denna forskning och vår grupp arbetar nu med prototypframställning av minst två distinkta in vitro-diagnostikenheter baserade på denna partikelhanteringsmetod."

Sjö, tidningens huvudförfattare, tillade:"Med vårt arbete publicerat i Physical Review Letters, det är ett löfte om betydande framsteg inom forskningsfältet som låser upp potentiella implikationer på undersökningen av mjuk materia och levande system samt designen av biokemiska och analytiska mikroenheter. Miljontals dollar investeras i att utveckla point-of-care (PoC) diagnostikenheter och jag räknar med att denna forskning kommer att starta en ny generation kostnadseffektiva PoC-enheter med testapplikationer för in vitro och annan klinisk diagnostik till lägre kostnader, och hög selektivitet, känslighet, och specificitet."