Hoofdstuk 2
Opgave 2.1
Omschrijf in eigen woorden de technieken van chromatografie en elektroforese en geef bij elk de belangrijkste principes aan. Raadpleeg eventueel een docent scheikunde of zoek op Wikipedia.
Chromatografie is een scheidingsmethode waarbij 2 (of meer) stoffen gescheiden worden. De stoffen gaan door of over een stationaire fase (stilstaande stof) heen. Eén van de stoffen zal beter aan deze stationaire fase hechten dan de andere stof(fen). De mobiele fase neemt de stoffen mee. De stof die beter hecht aan de stationaire fase zal trager bewegen dan de stof die minder goed hecht, waardoor de stoffen scheiden.
Elektroforese is een scheidingsmethode waarbij deeltjes op basis van hun lading en grootte in een elektrisch veld gescheiden worden.
Opgave 2.2
a. Noem tenminste vier redenen, die je uit de tekst van hoofdstuk 1 kunt halen, waarom metingen met een Lab on a chip gedaan zouden moeten worden.
- Mensen hoeven minder vaak naar het ziekenhuis.
- Het is minder gênant om bijvoorbeeld een spermatest te doen.
- Koeien zijn makkelijker te testen op melkziekte.
- Lab on a chip is goedkoper dan een afspraak bij de dokter.
b. Bedenk en beschrijf een toepassing voor een meting in een Lab on a chip die niet al in de tekst van hoofdstuk 1 of 2 genoemd is.
Je kan een Lab on a chip ook gebruiken om te meten hoeveel prik (koolzuur) er nog in je cola zit.
c. Bedenk en beschrijf wat je gaat meten (tellen van…, geleidbaarheid, absorptie, enzovoorts).
De Lab on a chip gaat de hoeveelheid koolzuurdeeltjes in de vloeistof tellen/meten.
d. Welk van de principes (uit hoofdstuk 2) worden toegepast in de Lithiumchip, PCR-chip en de spermachip? Maak hiervan een overzichtelijke tabel.
| Chip | Principe |
|---|---|
| Lithiumchip | Volume afmeten |
| PCR-chip | Stroming / temperatuurcontrole |
| Spermachip | Sorteren en tellen van cellen |
Opgave 2.3
Vraag aan je docent de beschrijving van een scheikundeproef, of kies er één uit je scheikundeboek, zoals een zuur-base reactie of een titratie.
a. Beschrijf nauwkeurig welke stappen er in het proces plaatsvinden.
- Je doet eerst een schepje azijn in het glas.
- Daarna doe je een theelepel natriumcarbonaat bij de azijn.
- Als laatste bekijk je de reactie en je hoort bubbels te zien vormen; deze bubbels zijn het koolstofdioxidegas dat vrijkomt uit de reactie.
b. Beschrijf welk glaswerk je gebruikt, de handelingen die je verricht en hoe je vaststelt of de gewenste reactie heeft plaatsgevonden.
Je hebt gewoon een bekerglas nodig om de azijn en het natriumcarbonaat in te doen. Je hoeft alleen maar de twee stoffen met elkaar te mixen en daarna te observeren. Je kan zien of de gewenste reactie heeft plaatsgevonden als er bubbels (gasvorming) vrijkomen.
c. Maak een nauwkeurig stappenplan zodat je deze proef op één van de Lab on a chips uit de practicumkoffer zou kunnen uitvoeren.
Je hebt twee beginstoffen: azijn en natriumcarbonaat. Het natriumcarbonaat is opgelost in water zodat het door de kanaaltjes van de Lab on a chip kan stromen naar een reactiekamer waar de stoffen in contact komen met elkaar en bubbels vormen. Dit is goed zichtbaar bij een doorzichtige Lab on a chip.
d. Als de proef niet op één van deze chips uitvoerbaar is, wat zou je dan aan de chip willen veranderen om de proef wel mogelijk te maken?
Een soort ballon of drukmeter toevoegen aan het einde, zodat goed zichtbaar is dat de reactie gebeurt, omdat deze zou opblazen/uitslaan door het vrijgekomen gas.
Opgave 2.4
Wat wordt er bedoeld met microfluïdica?
Microfluïdica is de leer van het bestuderen en besturen van vloeistoffen op microniveau door heel kleine kanaaltjes, waarvoor ook micropompsystemen, microkleppen en micro-vloeistofmixers zijn ontwikkeld.
Opgave 2.5
Waarvoor dienen elektroden, bijvoorbeeld bij de elektrolyse van water? Voor welke toepassingen worden ze in Lab on a chips gebruikt?
De elektroden zorgen ervoor dat je iets kan meten via elektrische stroom. Dit wordt gebruikt bij Labs on a chip om geladen deeltjes (ionen) in een vloeistof te meten of te sturen.
Opgave 2.6
Zoek met behulp van Binas de grootte op van een wit bloedlichaampje, een bacterie, een virus en de diameter van een DNA-molecuul.
| Naam | Grootte in meter |
|---|---|
| Wit bloedlichaampje | 9 * 10-6 |
| Bacterie | 10-6 |
| Virus | 10-7 |
| Diameter van een DNA-molecuul | 2 * 10-9 |
Opgave 2.7
In de machten van 10 wordt met een zgn. logaritmische schaal gewerkt. Wat is dat voor een schaal? En waarom doet men dat?
Een logaritmische schaal is een schaal waarbij elke stap een hogere macht (bijv. keer 10) is. Een logaritmische schaal neemt exponentieel toe. Dat betekent dat er steeds meer waarde zit tussen elke stap. Zo'n soort schaal wordt gebruikt om data die extreem veel van elkaar verschilt in grootte, toch overzichtelijk bij elkaar te kunnen afbeelden.
Opgave 2.8
V Maak je eigen poster van de machten van 10, waarin je duidelijk maakt op welke schaal Lab on a chip zich afspeelt.
Opgave 2.9
a. Het kopiëren van DNA kan gedaan worden met de polymerase-kettingreactie (PCR) methode. Dit kan ook op een Lab on a chip worden gedaan. Achterhaal hoe deze PCR-methode werkt, en hoe men dit op een Lab on a chip zou kunnen uitvoeren.
Men kan het verhitten, hechten en daarna weer verhitten, dat plaatsvindt bij PCR, op een Lab on a chip doen. Eén van de mogelijke manieren om dit te doen is een kanaal te maken waar aan de ene kant DNA ingaat en het continu door verschillende temperatuurzones stroomt. Aan het begin van de buis zal de temperatuur hoog genoeg zijn om het DNA te scheiden. Daarna zullen bij een lagere temperatuur primers (korte stukjes DNA) aan de enkelstrengs DNA binden. Enzymen (DNA-polymerase) en nucleotiden worden toegevoegd, en de temperatuur wordt verhoogd zodat het enzym de DNA-strengen kan kopiëren. Daarna kan dit proces herhaald worden totdat er genoeg DNA gekopieerd is.
b. Voor welke toepassingen met DNA is de Lab on a chip nog meer bruikbaar?
Lab on a chip is ook bruikbaar voor DNA-analyse (zoals sequencen of mutaties opsporen).