Американские ученые создали портативную лабораторию, представляющую собой устройство из сложенной по принципу оригами хроматографической бумаги с нанесенным на ней специальным рисунком, который выполняет функцию каналов и резервуаров. В этих структурах можно хранить вещества и проводить их химический анализ непосредственно на месте событий.

Группа исследователей из Техасского университета в Остине предложила интересный и недорогой способ производства портативных устройств, использующих принципы микрогидродинамики. В его основе – древнее искусство складывания фигурок из бумаги – оригами.

В качестве начинки для устройства была выбрана специальным образом подготовленная хроматографическая бумага, изготовленная из химически чистой целлюлозы. Такую бумагу замачивали в растворе фоторезиста, после чего ее сушили и облучали ультрафиолетом. На следующем этапе бумагу погружали в ацетон, в котором происходило растворение не облученного ультрафиолетом фоторезиста. В итоге на листе появлялся рисунок, состоящий из определенного количества одинаковых квадратных областей, на которых присутствовали тонкие каналы и резервуары. Простым ручным складыванием бумаги ученые добивались совмещения этих квадратных областей друг с другом и помещали сложенную стопку в алюминиевую коробочку, в которой заранее было проделано 4 отверстия.

Для демонстрации возможности устройства управлять потоками жидкости исследователи вносили в отверстия красящие водные растворы родамина пищевого красителя Е133, тартразина и смеси Е133 и тартразина. По окраске бумаги было ясно видно, что красители, двигаясь по каналам, достигли различных резервуаров, не смешиваясь друг с другом.

Кроме того, ученые попробовали использовать это устройство для параллельного химического анализа нескольких веществ, в частности оценки процентного содержания глюкозы и белка БСА в исследуемых растворах.

Предложенный учеными США метод создания устройства, использующего принципы микрогидродинамики, обладает рядом достоинств.

• Во-первых, рисунок фоторезиста наносится за одну операцию, вне зависимости от количества слоев. Увеличить количество слоев и тем самым повысить уровень сложности устройства можно простым изменением рисунка маски.
• Во-вторых, процесс создания такой портативной лаборатории не требует дополнительного сложного оборудования и различных склеивающих веществ для соединения слоев. Все эти преимущества позволят снизить затраты на производство подобных устройств, необходимых для научных исследований.

Результаты исследований авторы представили в статье:

Hong Liu, Richard M. Crooks Three-Dimensional Paper Microfluidic Devices Assembled Using the Principles of Origami. – Journal of American Chemical Society. – 2011.  – 133. – (44).