Bluttrenntechnik profitiert von Einsteins Ideen
Rote Blutkörperchen lassen sich vom flüssigen Blutplasma trennen wie Teeblätter aus einer verwirbelten Flüssigkeit “ die festen Bestandteile sammeln sich am Boden eines Gefässes, während das Plasma in einer reinen Flüssigkeitsschicht darüber zurückbleibt.
Australische Forscher um Leslie Yeo nutzten dafür einen physikalischen Mechanismus, den Albert Einstein schon im Jahr 1926 erklärte: Nach dem Rühren eines frisch aufgebrühten Teegetränks bewegen sich die Teeblätter in einer spiralförmigen Bewegung zum Tassenboden. Das Trennverfahren sei preiswerter und schneller als gängige Labormethoden und lasse sich in einem tragbaren Analysegerät verwenden, berichtet Yeo. Dort könnte die Technik Proben für die Blutanalyse und Diagnose in die Bestandteile trennen, schreiben die Forscher.
Die Forscher gaben Blut in ein kleines zylindrisches Gefäss mit einem Durchmesser von nur vier Millimetern. Mit einem ausgeklügelten Verfahren setzten sie die Flüssigkeitsoberfläche in eine rotierende Bewegung: Rund vier Millimeter oberhalb der Flüssigkeit positionierten die Forscher eine Elektrode, an der eine Spannung von mehreren tausend Volt anlag. Dadurch spalteten sich die Moleküle der Luft in Elektronen und geladene Atome auf, so genannte Ionen. Wie aus einem Gebläse traf dieser Ionenstrom auf die Flüssigkeit und setzte sie in Bewegung. Über die Ausrichtung der Elektrode konnten die Wissenschaftler die Rotation beeinflussen.
Im Unterschied zum klassischen Verfahren des Zentrifugierens rotiert so nicht das ganze Gefäss samt Inhalt, sondern nur die Oberfläche. Dadurch entstehen neben den nach aussen gerichteten Zentrifugalkräften auch weitere Kräfte, die die Blutkörperchen dann in die Gefässmitte und nach unten zum Gefässboden ziehen. In den Versuchen konnten die Forscher rote Blutkörperchen in nur drei Minuten vom Blutplasma abtrennen.
Das Verfahren eignet sich zum Separieren vieler fester Stoffe von Flüssigkeiten, berichten die Forscher. Neben dem Trennen von Blutbestandteilen in Diagnosechips könnten damit auch Bakterien in Biosensoren gesammelt werden. Da keine beweglichen Teile Verwendung finden, wäre ein Analysegerät robust und preiswert. Als weitere Einsatzgebiete nennen die Forscher ferner Blutprobenanalysen bei Dopingkontrollen und zur Bestimmung der Blutgruppen bei Transfusionen.
Leslie Yeo (Monash-Universität, Clayton) et al.: Biomicrofluidics, Bd. 1, Artikel 014103, DOI: 10.1063/1.2409629