3D-geprinte sample interface voor een geminiaturiseerde massaspectrometer

26 januari 2015

Overal ter wereld besteden wetenschappers meer en meer aandacht aan de ontwikkeling van een nieuwe generatie analytische apparatuur. Er is vraag naar apparaten die gekenmerkt worden door mobiliteit, snelle analyses, gebruiksvriendelijkheid en lage kosten. In het NWO TA-COAST project MicroMS zijn juist deze eigenschappen randvoorwaarden bij de ontwikkeling van een massaspectrometer.

Zo kan de massaspectrometer voldoen aan de eisen van de hectische maatschappij van vandaag en morgen. Dit betekent bijvoorbeeld dat patiënten bloedonderzoek kunnen laten uitvoeren bij de huisarts (of zelfs thuis), in plaats van in een klinisch laboratorium. Daarnaast kunnen beter betaalbare analyses uitgevoerd  worden  in ontwikkelingsgebieden, die gekenmerkt worden door een sterk gebrek aan klinische laboratoria. De massaspectrometer biedt bijvoorbeeld ook de mogelijkheid om bij forensisch of milieukundig onderzoek op locatie antwoorden te geven op analytische vragen. 

MicroMS is een project waarin samen wordt gewerkt door verschillende academische en industriële partners. Het aandeel vanuit de Rijksuniversiteit Groningen (RuG)  is de ion source. In de Verpoorte groep in Groningen is de methode Paper Spray Ionization (PSI), oorspronkelijk ontwikkeld aan de universiteit van Purdue, geïmplementeerd in een 3D-geprinte cartridge ter grootte van een vinger. Door de combinatie van plastic en papier -beide extreem goedkope materialen- is een sample interface/ion source ontwikkeld die extractie, beperkte scheiding en ionisatie kan bewerkstelligen. Met de cartridge is het mogelijk langdurige ion spray te verkrijgen , zonder dat er pompen nodig zijn om solvent aan te leveren. De cartridge is gebruiksvriendelijk en vereist weinig oefening.

De hybride-aanpak (papier/plastic apparaten) is niet alleen veelbelovend voor deze toepassing. Dergelijke vloeistofbeheersing is tevens interessant voor het onderzoeksgebied van de paper microfluidics, waarbij tweedimensionale netwerken van hydrofiele kanaaltjes en hydrofobe ‘muren’ op papier zorgen voor geleiding van vloeistofstromingen. Het onderzoek uit Groningen laat tevens zien wat voor mogelijkheden er liggen in wetenschappelijk onderzoek voor de toepassing van 3D-printen. De snelheid waarmee een idee in een concreet product wordt omgezet is ongekend en geeft een hele nieuwe dimensie aan rapid-prototyping.

Foto van de PSI cartridge, klaar voor gebruik. Een voedingsbron is de enige externe apparatuur die vereist is om de ion source te laten werken.


Bron: NWO