Att kontrollera flöde med ljus

Forskningsprojekt, 2026 – 2030

En ytbiosensor fungerar genom att specifika igenkänningsmolekyler fästs på en yta i kontakt med ett vätskeprov. Om provet innehåller en viss sjukdomsmarkör, t.ex. ett protein, kan igenkänningsmolekylerna binda dessa, vilket sensorn sedan avläser. Vid låg koncentration tar processen dock lång tid eftersom proteinerna rör sig passivt genom diffusion. För att påskynda detta vill vi skapa konvektion, en effektiv metod för att omfördela ämnen genom flöde.Konvektion, som exempelvis cirkulerande luft vid uppvärmning av ett rum, är betydligt snabbare än diffusion. I vårt projekt utvecklar vi metoder för att generera konvektion i små vätskevolymer, särskilt för biosensorer. Vi vill använda infrarött ljus från mikrolasrar med platta linselement, s.k. metalasrar, för att värma absorberande nanopartiklar på en glasyta. Nanopartiklarna absorberar ljuset effektivt och bildar mikroskopiska gasbubblor, vilket skapar en ytspänningsgradient som driver s.k. Marangonikonvektion i vätskevolymen.Under de senaste fem åren har vi utvecklat metoder för att kontrollera denna konvektion, inklusive att snabbt slå av och på flödet samt styra dess riktning och styrka genom de absorberande partiklarnas utformning. Vi har även utvecklat tekniker för att mäta och simulera flödet. I nästa steg ska vi vidareutveckla styrningen av Marangonikonvektion med hjälp av mikrolasrar och experimentellt verifiera dessas fördelar för biosensorer. Målet är att skapa kompakta, prisvärda och bärbara biosensorer som fungerar utan externa pumpar. Sådana sensorer kan revolutionera patientnära sjukdomsdiagnostik och detektion av patogener i fält.