Pressmeddelande från Informationsenheten vid Lunds universitet
Göran Frankel 046/222 94 58, Den 31 maj 1996

Bättre biosensorer med poröst kisel

En biokemisk fabrik ryms nu på ett kiselchip. Genom att göra kisel poröst får man en mycket stor reaktionsyta, där den önskade processen kan äga rum. Poröst kisel har de senaste åren tilldragit sig ett allt större intresse. Det beror på ämnets optiska egenskaper. Nu visar två forskare vid LTH, Lunds Tekniska högskola, att det går att göra mycket små biosensorer av poröst kisel. Tillämpningar är möjliga både inom kemisk analys och medicin.

Det är tekn dr Thomas Laurell och tekn lic Johan Drott vid institutionen för elektrisk mätteknik som tillverkat och testat chips av poröst kisel. Den vetenskapliga publiceringen av resultaten sker inom kort. Thomas Laurell har tidigare utvecklat en mikrodialysnål för diabetiker. Med den övervakas blodsockerhalten kontinuerligt. Nålen ska kunna bäras fasttejpad i armen. Den sitter inte instucken i en ven utan direkt i kroppsvävnaden. Det är alltså vävnadsvätskan - inte blodet - som analyseras. Själva "analyslaboratoriet" ryms på en kiselplatta som är 3 x 15 mm stor. Plattan är förenad med nålen.
Kiselplattan är en enzymreaktor. Den är klädd med en kemisk förening som i sin tur binder enzymet glukosoxidas. Detta enzym bryter ner blodsocker. Dialysvätskan i nålen kommer att innehålla samma halter av blodsocker som den omgivande kroppsvävnaden. Vätskan får flöda över det enzympreparerade kislet. Nedbrytningen av blodsocker kräver syre och när vätskan lämnar plattan mäter en sensor dess syreinnehåll. Sensorn består av två elektroder som kan etsas ut direkt på kiselplattan.
Problemet för Thomas Laurell har varit att få så hög verkningsgrad på sin enzymreaktor som möjligt. Därför har han låtit etsa ett antal mycket fina kanaler i chipset. Man har provat två modeller med olika antal kanaler. Kanalerna är 250 mikrometer djupa och 50 eller 20 mikrometer breda (en mikrometer = 1/1000 mm). Med de grövre kanalerna blir den totala ytan fyra gånger större än på en obehandlad platta, med de finare kanalerna tio gånger större. Därmed kan enzymaktiviteten ökas betydligt.
- Fast när jag berättade om mitt arbete på en vetenskaplig konferens frågade någon om jag hade testat att "rugga" kiselplattan och göra den porös. Jag visste inte han pratade om. Att man kunde göra kisel poröst var en nyhet för mig, berättar Thomas Laurell.
När Thomas och Johan undersökte saken fann de att man kunnat göra porös kisel ända sedan 1956, men ingen hade haft någon praktisk anledning att framställa det. Inte förrän i slutet på 80-talet - då upptäckte man att poröst kisel kan utsända ljus. Man hoppas kunna göra lysdioder av sådant kisel och kanske få fram färger som andra lysdioder inte förmår. 1989 skrevs 30 vetenskapliga uppsatser i världen om poröst kisel och dess optiska egenskaper. 1990 var det 100 uppsatser, året därefter hade denna siffra mångdubblats...
Kisel görs poröst i ett elektrolytbad där det utsätts för fluorvätesyra och etanol. Vätskan fräter sig in i kislet och bildar tunnlar som förgrenar sig likt träd i fler och fler armar. Undersökningar visar att det går att ta bort 80% av kislet och ändå ha kvar optimala egenskaper. Men materialet blir då för sprött att arbeta med.
- Effekten blev dramatisk, konstaterar Thomas Laurell. Enzymaktiviteten i vårt porösa kisel är 30 gånger högre än obehandlat kisel. Vi har gått vidare och kombinerat kanaler med porositet, dvs vi har först etsat kanaler och sedan behandlat dessa så att deras väggar och bottnar blivit porösa. Då har enzymaktiviteten blivit 100 gånger större än för kisel med obearbetade kanaler!
Ett svenskt läkemedelsföretag har gått in och patenterat den nya tekniken.
- En stor fördel med miniatyriseringen är att man förbrukar mycket små kvantiteter kemikalier, vilket kan förbilliga kemiska analyser. En annan fördel är att det är relativt lätt att massproducera dessa chips, säger Thomas Laurell.
_________________________________________________________________
Thomas Laurell och Johan Drott nås på tel 046-222 75 40


Pressmeddelanden, index | Informationsenhetens hemsida | Lunds universitets hemsida
Webmaster@info.lu.se
1996-06-07