New York (VS) – Amerikaanse wetenschappers kunnen met elektroden een enkele waterdruppel in kleinere druppels scheiden en rondpompen in een minilaboratorium.


Een zogenaamde lab-on-a-chip bevat een compleet laboratorium op een kleine chip. Slechts een enkel druppeltje bloed voldoet om in één keer meerdere testen mee te doen. Hiervoor moet je wel het bloeddruppeltje kunnen scheiden en de kleine beetjes vloeistof naar verschillende reagentia op de chip kunnen pompen. Thomas Jones van de University of Rochester toonde aan dat je door het aanleggen van een elektrische spanning een druppel water in een lab-on-a-chip kunt scheiden en er doorheen kunt pompen.
Omdat water polair is – de negatieve lading van het zuurstofatoom zit niet op dezelfde plaats als de positieve lading van de waterstofatomen – reageren watermoleculen op de aanwezigheid van een elektrisch veld. Dit kun je zien als je een statisch geladen kattenvel naast een stromende kraan houdt: het water zal door de elektrische lading worden afgebogen. Ditzelfde principe gebruikt Jones in zijn chip: hij zet een spanning tussen twee kleine elektroden en trekt hiermee een waterdruppel tussen de elektroden uit elkaar. De druppel neemt hierdoor een soort vingervorm aan. Als Jones de spanning uitzet, zorgt de oppervlaktespanning van het water ervoor dat de uitgerekte vinger in twee delen breekt. Eén deel vormt een nieuw druppeltje, en het andere valt uiteen in meerdere kleine druppeltjes.
Niet alleen de aangelegde spanning, maar ook de vorm van de kanaaltjes op de chip bepaalt hoe en waar de druppeltjes ontstaan. Als een vinger zich van een breed kanaal in een smaller stuk uitstrekt, zal het uitschakelen van de spanning ervoor zorgen dat precies op de scheiding tussen het smalle en het brede gebied de splitsing plaatsvindt.
Inmiddels is Jones er met zijn team al in geslaagd om een waterdruppel te scheiden in dertig kleine druppels en die allemaal een andere kant op te sturen. In de toekomst proberen de wetenschappers deze methode ook voor andere vloeistoffen geschikt te maken.

Sonja Jacobs

Zie ook 'Moleculen bewegen op microschaal' (Natuurwetenschap & Techniek nr 1, 2001)