[PWC-MEDIA] Persbericht TU Delft: Delftse onderzoekers scheiden microdeeltjes op basis van hun vorm

  • From: Dimmy van Ruiten <D.M.vanRuiten@xxxxxxxxxx>
  • Date: Tue, 25 Aug 2020 11:37:50 +0000

Delftse onderzoekers scheiden microdeeltjes op basis van hun vorm

Wetenschappers in Delft hebben een methode ontwikkeld om selectief 
microdeeltjes uit een vloeistof te scheiden op basis van hun vorm. De methode 
berekent nauwkeurig het pad dat een specifiek gevormd microdeeltje zal volgen 
in de stroming door een smalle buis. Hierdoor is het mogelijk om een 
sorteerkanaal in te richten, waarin de verschillend gevormde deeltjes elk hun 
eigen weg gaan. De ontwikkelde techniek kan in verschillende vakgebieden 
ingezet worden, bijvoorbeeld bij het produceren van medicijnen of het zuiveren 
van microplastics uit water. Het onderzoek is vandaag gepubliceerd in het 
tijdschrift PNAS.

Selectief filteren
Er zijn talloze voorbeelden van niet-opgeloste microdeeltjes in vloeistoffen, 
zoals de rode bloedcellen in ons bloed, bacteriën in slootwater en 
microplastics in het afvoerwater van de wasmachine. Wanneer we die deeltjes uit 
de vloeistof willen zuiveren, kan dat op basis van hun grootte, met behulp van 
een zeef. In sommige processen is het essentieel om deeltjes met een 
verschillende vorm, die even groot, zijn van elkaar te scheiden.

[cid:image001.jpg@01D67AE4.ED0DB900]

Dat is tot op heden alleen nog mogelijk met externe bronnen zoals een 
magnetisch veld, elektrische lading of licht. Hiervoor zijn extra apparaten 
nodig en de microdeeltjes zijn niet altijd van elkaar te onderscheiden aan de 
hand van deze eigenschappen. Een voorbeeld is het productieproces van 
medicijnen. Daarbij is het voor de werking van het medicijn belangrijk dat het 
eindproduct alleen de juiste werkzame kristalstructuren bevat. Onderzoeker H. 
Burak Eral: “In het maakproces ontstaan vaak kleine variaties op de vorm van 
het benodigde zuivere kristal, die dan wel dezelfde grootte hebben. Die 
afwijkende kristallen kunnen we met deze techniek beter uit de vloeistof 
zuiveren.”

De methode die onderzoekers Rumen Georgiev en H. Burak Eral hebben ontwikkeld 
werkt puur en alleen op basis van de krachten die op de deeltjes werken in de 
stroming door een smalle buis, zo dun als een haar. Met behulp van de 
opgestelde formules kan nauwkeurig worden berekend welk pad het deeltje in de 
smalle buis af gaat leggen.

Universele formule
Eerder theoretisch onderzoek samen met de Universiteit van Utrecht en de 
Universiteit van Hawaii maakte duidelijk dat de asymmetrische deeltjes op een 
typerende manier door een smal kanaal stromen. Het team uit Utrecht ontwikkelde 
een simpele, maar goed werkende theorie voor de beweging in 2 dimensies. 
“Hoewel de deeltjes op een complexe manier rondtollen en meegesleurd worden met 
de stroming, bleek het toch mogelijk om concrete theoretische voorspellingen te 
doen over het gevolgde pad”, aldus hoogleraar René van Roij van de Universiteit 
van Utrecht.

In Delft gingen Georgiev en Eral door met experimenten, 3D-simulaties en de 
theorie, om het patroon van de microdeeltjes te doorgronden. Door zelf de 
microdeeltjes in verschillende vormen te maken, kon hij spelen met de 
eigenschappen ervan. Keer op keer leidde Georgiev de deeltjes door het kanaal 
en rekende hij aan het pad dat het deeltje had afgelegd. “We zagen een 
belvormig patroon ontstaan in het pad, dat alle microdeeltjes op basis van hun 
vorm op net een andere manier volgen. Door de vele experimenten en 
computersimulaties wisten we dat pad uiteindelijk terug te brengen tot een 
universele formule, waarin de vorm van het deeltje de enige variabele is.”

Snelweg met afslagen
Met behulp van de formule kan berekend worden welke weg een microdeeltje met 
een bepaalde vorm af gaat leggen. Dit maakt het zelfs mogelijk om verschillend 
gevormde deeltjes tegelijkertijd uit een vloeistof te sorteren, wanneer je de 
smalle buis inricht als een snelweg met verschillende afslagen. Georgiev: “Elk 
deeltje volgt een gelijkvormig pad. Hoe dat pad er precies uitziet, wordt 
slechts bepaald door zijn vorm. Deeltje A zal dus bij de ene afslag uitkomen, 
terwijl deeltje B richting de andere afslag beweegt.”

De methode kan in veel gebieden worden toegepast, van de medische industrie tot 
de afvalwaterzuivering. Waar Eral veel kansen ziet, is de ontwikkeling van de 
minuscule labs op een chip en scheidingstechnologieën in de industrie. Eral: 
“Een minuscuul kanaaltje met verschillende uitgangen is al genoeg om 
microdeeltjes uit een vloeistof te halen. Denk aan het scheiden van verkeerd 
gevormde rode bloedcellen bij sikkelcelanemie. Het principe kan ook op grotere 
productieprocessen worden toegepast in de farmaceutische industrie. Dat de 
methode op kleine en grote schaal werkt, is echt een uitkomst.” Eral en 
Georgiev gaan in Delft door met het onderzoeken en verfijnen van de 
scheidingsmethode, zodat het goed aansluit op de industriële praktijk en breed 
ingezet kan worden.

Meer informatie
Universal motion of mirror-symmetric microparticles in confined Stokes flow, 
Rumen N. Georgiev, Sara O. Toscano, William E. Uspal, Bram Bet, Sela Samin, 
René van Roij, and Huseyin Burak Eral
https://www.pnas.org/content/early/2020/08/21/2005068117

Contact
Assistent professor H. Burak Eral, +31 15 2786715, 
H.B.Eral@xxxxxxxxxx<mailto:H.B.Eral@xxxxxxxxxx>, 
www.erallab.com<http://www.erallab.com>
Persvoorlichter Dimmy van Ruiten, +31 6 39844164, 
D.M.vanRuiten@xxxxxxxxxx<mailto:D.M.vanRuiten@xxxxxxxxxx>
Lees het bericht 
hier<https://www.tudelft.nl/2020/tu-delft/delftse-onderzoekers-scheiden-microdeeltjes-op-basis-van-hun-vorm/>
 online

JPEG image

Other related posts:

  • » [PWC-MEDIA] Persbericht TU Delft: Delftse onderzoekers scheiden microdeeltjes op basis van hun vorm - Dimmy van Ruiten