تُحدث تقنيات الموائع الدقيقة المبتكرة ثورة في التشخيص!

تُحدث تقنيات الموائع الدقيقة المبتكرة ثورة في التشخيص!

في 16 مايو 2025، تم إجراء تجربة رائدة للكشف عن التداخل للحركات الذرية في البلورات في جامعة دورتموند التقنية. قدم الباحثون ماريك كارزل والدكتور أليكسي شيرباكوف من قسم الفيزياء نبضة ليزر تبلغ 100 فيمتوثانية تعمل على تسخين طبقة معدنية على لوحة بلورية. كان ارتفاع درجة حرارة الفيلم 0.1 درجة فقط. وعلى الرغم من هذه الزيادة الضئيلة، فإن التمدد الحراري للفيلم ولّد موجة صوتية تم اكتشافها بنجاح على الجانب الآخر من اللوحة عند وصولها إلى الشبكة الفائقة. تعد هذه التجربة جزءًا من بحث شامل يفتح إمكانيات جديدة في دراسة المواد وعلم القياس الكمي. كما تم نشره في المجلة الشهيرة "Nature Materials".

انتهز الدكتور أنطون ساموسيف الفرصة ليوضح أن التجربة تختلف بشكل كبير عن مشروع LIGO. بينما يسجل مرصد LIGO أحداثًا فردية، فإنه في هذه الحالة يلزم إجراء العديد من القياسات. تتيح الظروف التجريبية في المختبر إجراء التكرارات ملايين المرات في الثانية. يمكن لهذه التطورات المهمة أن تُحدث ثورة في المعرفة في علم المواد وما بعده، مما يتيح فهمًا أعمق للحركات الذرية التي كانت بعيدة المنال في السابق.

الموائع الدقيقة وتطبيقاتها

مع تقدم الأبحاث في مجال الفيزياء، يشهد علم الموائع الدقيقة، وهو مجال ناشئ في الهندسة الدقيقة، تطورًا ملحوظًا أيضًا. لقد فتح التصغير في التكنولوجيا الدقيقة إمكانيات جديدة من خلال الأساليب المبتكرة في الإلكترونيات الدقيقة والموائع الدقيقة. يتيح علم الموائع الدقيقة إمكانية إجراء تحليلات كيميائية كاملة من خلال أنظمة الرقائق المتكاملة المعروفة باسم Lab-on-a-chip (LOC) أو أنظمة التحليل الكلي الجزئي (μTAS). تنقل هذه التقنيات المواد الكيميائية في هياكل قنوات محددة، على غرار الطريقة التي تنقل بها الدوائر الإلكترونية الإلكترونات.

تتنوع المجالات الرئيسية لتطبيق تقنية LOC وتتراوح من الأجهزة المعملية المصغرة، مثل التحليل اللوني للغاز والرحلان الكهربائي، إلى أنظمة اختبار الرعاية للتشخيص الطبي. وتشمل هذه أجهزة قياس نسبة الجلوكوز في الدم، واختبارات الحمل، واختبارات تخثر الدم، واختبارات علامات القلب والأوعية الدموية. تكمن مزايا حلول الموائع الدقيقة هذه في التحليل السريع والتشخيص في الموقع وتحديد المعلمات المتعددة.

التحديات التكنولوجية وآفاق المستقبل

عادةً ما يتم تصميم وتصنيع رقائق الموائع الدقيقة من البلاستيك لتقليل تكاليف التصنيع. تعتبر المواد النموذجية مثل البولي كربونات (PC) مهمة لضمان تدفق جيد للسوائل. تشمل عمليات التصنيع في ISAT تقنيات مختلفة مثل الضغط والقولبة بالحقن والطباعة الحجرية الضوئية والطحن. إن تصميم هياكل القناة له تأثير كبير على سلوك التدفق، والذي يمكن محاكاته باستخدام أدوات برمجية. وهذا يتيح إنتاج الرقائق التي تم تحسينها خصيصًا لأسئلة تحليلية محددة.

على الرغم من التطورات الواعدة، تواجه الموائع الدقيقة حاليًا تحديات تقنية ومشاكل في الحوافز تمنع الاستغلال الكامل لإمكاناتها. يوصى بتحسين إمكانية الوصول إلى التقنيات وسهولة استخدامها وقابلية تصنيعها. يعد تغيير المنظور في مجال الموائع الدقيقة أمرًا ضروريًا للتغلب على التحديات الحالية ومواصلة التقدم في مجال التطبيقات الطبية والعلمية. يمكن للنهج الموجهة نحو المستقبل أن تزيد بشكل كبير من إمكانات التقنيات، وخاصة في أمراض الدم وبيولوجيا الأوعية الدموية، حيث يمكن للموائع الدقيقة أن تحاكي ظروف التدفق الفسيولوجي في الأوعية الدموية والشعيرات الدموية.

باختصار، كل من التقدم في اكتشاف الحركة الذرية في البلورات والتطورات في علم الموائع الدقيقة يلهم كل منهما الآخر ويؤدي إلى فهم أفضل للأنظمة شديدة التعقيد. وستلعب الأساليب المبتكرة دورًا مركزيًا في كل من البحوث الأساسية والتشخيص السريري.