Microfluidic Compartmentalization for Smart Materials, Medical Diagnostics and Cell Therapy

QC 20220120

Abstract

Organisering av vätskor i små fack är allmänt förekommande i nature, t.ex. i den cellulära sammansättningen av allt liv. Det här arbetet utforskar ett flertal ingenjörsmässiga tillvägagångssätt där organisering av vätska på mikroskala kan frambringa nya egenskaper hos material eller uppnå ny funktionalitet i life science eller medicin.

Här introduceras fyra unika sätt att dela upp vätskor: 1) 3-Dimensionell självorganisation av vätskor i mikrostrukturer (FLUID3EAMS), 2) Mikrokapillära 2D-matriser på en mätsticka (Digital Dipstick), 3) en glidande mikrofluidisk platform med tvärflöde (Slip-X-Chip), och 4) uppdelning genom skärande av mjuk solid material (Solidify & Cut). De här metoderna användes i flertalet applikationsområden. 

Inom området smarta material applicerade vi FLUID3EAMS för att syntetisera material med permeabilitet och ytenergi som kunde styras med temperatur och för att etablera, i välkontrollerade former, vävnadslika material i form av ett nätverk av 3-Dimensionella dubbellager av droppgränssnitt. 

Inom området medicinsk diagnostic, applicerade vi Digital Dipstick för att utföra snabb, digital odling av bakteriekulturer i ett mätstickeformat och uppnådde kliniskt relevanta diagnostiska resultat från patienter med urinvägsinfektion. En vidareutveckling av detta koncept, Slip-X-Chip, möjliggör partikelkoncentration och sköljning som tillagda funktioner i glidande mikrofluidiska plattformar, vilket väsentligt utökar deras potentiella användningsområden. 

 Slutligen, inom området cellterapi, utforskade vi mikro-inkapsling av höga koncentrationer av terapeutiska celler och presenterade en ny teknik att framställa core-shell mikrokapslar genom att utnyttja de överlägsna materialegenskaperna hos silkesmembran från spindlar. 

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-307246