Jokisen mikrosirujen pinnoitteita käsittelevä väitöstutkimus tarkastetaan perjantaina Helsingin yliopiston lääketieteellisessä tiedekunnassa.
Väittelijän mukaan koko ajan kehittyvän mikrosiruteknologian odotetaan hyöyttävän merkittävästi sekä lääketieteelliseen diagnosointia että biologista perustutkimusta. Mikrosirujen etuina ovat pieni näytteiden kulutus, analyysien nopeus ja halpa hinta.
Yksi tärkeä tekninen seikka mikrosirujen kehittämisessä on pintailmiöiden hallitseminen: mikrosiruissa on erittäin suuri pinta-alan ja tilavuuden suhde, jolloin pintavuorovaikutusten ja muiden pintaefektien rooli korostuu huomattavasti verrattuna makroskooppisiin analyysi laitteisiin.
Diplomi-insinööri Ville Jokinen kehitti väitöstyössään uudenlaisia mikrosirujen pinnoitteita kahteen eri käyttötarkoitukseen: toinen pinnoitetyyppi mahdollistaa pintajännityksiin perustuvan nesteiden liikuttamisen ja hallitsemisen, toinen taas ionisoi näytteet massaspektrometriaa varten.
Nestemäinen käsittely
Nestemäisten näytteiden käsittely on avainasemassa biologisessa ja lääketieteellisessä analyysissä, sillä kiinnostavat näytteet ovat yleensä vesifaasissa. Nesteiden hallinta avoimilla pinnoilla perustuu niin sanottuun kapillaari-ilmiöön, joka syntyy nesteen vuorovaikutuksesta kiinteiden pintojen kanssa.
"Pintojen pintakemiaa ja fyysistä rakennetta, topografiaa, muokkaamalla on mahdollista luoda pintoja, joilla nesteet leviävät hallitusti ainoastaan tietyille alueille", Jokinen toteaa.
Massaspektrometrialla on tärkeä biolääketieteellisen tutkimuksen ja lääketieteellisen diagnostiikan työkalu: menetelmällä tunnistetaan molekyylejä mittaamalla näytteessä olevien yksittäisten molekyylien massoja.
Massaspektrometria edellyttää, että analysoitavat molekyylit ovat ionisoituneet, jonka vuoksi myös luonnostaan neutraalit näytteet on ionisoitava.
"Pinta-avusteinen ionisaatio perustuu analysoitavien molekyylien vuorovaikutukseen pintojen kemiallisten ryhmien kanssa; tätä vuorovaikutusta voidaan tehostaa tekemällä pinnasta mikro- ja nanotasolla karhea, jolloin pinnan pinta-ala kasvaa moninkertaiseksi tasaiseen pintaan verrattuna", Jokinen selvittää.
Teknistä puolta
Mikrosiruteknologian kehitys on viime vuosina painottunut tekniseen puoleen; uusien sovellusten kehittäminen biotieteiden ja lääketieteen käyttöön on ollut hitaampaa.
"Lääketieteellisten sovellusten hitaan kehityksen syynä on osaksi ollut se, että lääketieteessä sovelletaan erittäin tiukkoja laatustandardeja, joihin teknologian täytyy kyetä vastaamaan", Jokinen huomauttaa.
"Tilanne on nyt kuitenkin nopeasti muuttumassa, ja uusia mikrosiruteknologian sovelluksia otetaan menestyksekkäästi käyttöön laboratorioissa. On ilmeistä, että tämä teknologia tulee vielä olemaan suureksi hyödyksi bio- ja lääketieteessä."
