Design and fabrication of a lab-on-a-chip system with integration of superparamagnetic nanoparticles for contactless heating applications

Abstract

Om tumoren te verzwakken terwijl het omringende weefsel ongedeerd blijft, is het gebruik van door SPM NP's opgewekte warmte via MHT een nuttige techniek. Er zijn andere LOC-systemen op de markt, maar deze richten zich op verwarming via IR. Het gebruik van IR heeft als nadeel dat de warmtebron niet in direct contact staat met het medium. Bij de behandeling van kanker wordt bijvoorbeeld een IR-bron buiten de tumor geplaatst, wat een optimale behandeling verhindert. Door gebruik te maken van SPM NP's die in de tumor geïnjecteerd zijn, kan deze preciezer worden behandeld. Het doel van deze masterproef is het ontwerpen en fabriceren van een SPM NP's LOC-systeem waarover een temperatuurgradiënt van ten minste 5 K wordt bereikt na een opwarmperiode van 5 minuten.

Het LOC-systeem is ontworpen in Fusion 360. Het finale ontwerp bestaat uit een waterkanaal met één bevestigingsplaats voor de containers aan het begin en twee bevestigingsplaatsen voor de containers gecombineerd met twee bassins aan het eind. De containers en de bassins zijn gevuld met een ferrofluid die 8±3 nm SPM NP's bevat. Het LOC-systeem is ge-3D-print met behulp van SLA en de temperatuurgradiënt wordt gecreëerd door de SPM NP's in een vloeibaar medium bloot te stellen aan een wisselend magnetisch veld dat door inductie wordt gecreëerd.

Uit de temperatuurmetingen, die door een thermische IR-camera worden uitgevoerd, blijkt dat een gemiddelde temperatuurgradiënt van 5,09 K kan worden bereikt over het met water gevulde kanaal na een opwarmperiode van 5 minuten.