Innovative mikrofluidteknologier revolutionerer diagnostik!

Innovative mikrofluidteknologier revolutionerer diagnostik!

Den 16. maj 2025 blev et banebrydende eksperiment til interferometrisk påvisning af atomare bevægelser i krystaller udført på det tekniske universitet i Dortmund. Forskerne Marek Karzel og Dr. Alexey Scherbakov fra Institut for Fysik introducerede en 100 femtosekunders laserpuls, der opvarmede en metalfilm på en krystallinsk plade. Filmens temperaturstigning var kun 0,1 grader. På trods af denne minimale stigning genererede den termiske udvidelse af filmen en akustisk bølge, der med succes blev detekteret på den modsatte side af pladen, da den nåede supergitteret. Forsøget er en del af omfattende forskning, der åbner op for nye muligheder inden for materialestudie og kvantemetrologi. Den blev også offentliggjort i det anerkendte tidsskrift "Nature Materials".

Dr. Anton Samusev benyttede lejligheden til at forklare, at eksperimentet adskiller sig væsentligt fra LIGO-projektet. Mens LIGO registrerer individuelle hændelser, kræves der i dette tilfælde adskillige målinger. De eksperimentelle forhold i laboratoriet gør det muligt at udføre gentagelser millioner af gange i sekundet. Disse betydelige fremskridt kunne revolutionere viden inden for materialevidenskab og videre, hvilket muliggør en dybere forståelse af atomare bevægelser, der tidligere var uhåndgribelige.

Mikrofluidik og deres applikationer

Efterhånden som forskningen i fysik skrider frem, gennemgår mikrofluidik, et spirende felt inden for mikroteknologi, også en bemærkelsesværdig udvikling. Miniaturisering i mikroteknologi har åbnet op for nye muligheder gennem innovative tilgange inden for mikroelektronik og mikrofluidik. Microfluidics gør det muligt at udføre komplette kemiske analyser gennem integrerede chipsystemer kendt som lab-on-a-chip (LOC) eller mikro-total analysesystemer (µTAS). Disse teknologier transporterer kemikalier i definerede kanalstrukturer, svarende til hvordan elektroniske kredsløb transporterer elektroner.

De vigtigste anvendelsesområder for LOC-teknologi er forskelligartede og spænder fra miniaturiserede laboratorieudstyr, såsom gaskromatografi og elektroforese, til point-of-care-testsystemer til medicinsk diagnostik. Disse omfatter blodsukkermålere, graviditetstest, blodkoagulationstest og test for kardiovaskulære markører. Fordelene ved disse mikrofluidiske løsninger ligger i accelereret analyse, on-site diagnostik og multi-parameter bestemmelse.

Teknologiske udfordringer og fremtidsperspektiver

Designet og fremstillingen af ​​mikrofluidchips er normalt lavet af plast for at minimere fremstillingsomkostningerne. Typiske materialer som polycarbonat (PC) er vigtige for at sikre god væskegennemstrømning. Fremstillingsprocesserne i ISAT omfatter forskellige teknikker såsom presning, sprøjtestøbning, fotolitografi og fræsning. Designet af kanalstrukturerne har stor indflydelse på flowadfærden, som kan simuleres ved hjælp af softwareværktøjer. Dette muliggør produktion af chips, der er specifikt optimeret til specifikke analytiske spørgsmål.

På trods af den lovende udvikling står mikrofluidik i øjeblikket over for tekniske udfordringer og incitamentsproblemer, der hæmmer den fulde udnyttelse af dets potentiale. En forbedring af teknologiernes tilgængelighed, brugervenlighed og fremstillingsevne anbefales. En ændring af perspektiv inden for mikrofluidik er nødvendig for at overvinde eksisterende udfordringer og yderligere fremme inden for medicinske og videnskabelige anvendelser. Fremtidsorienterede tilgange kunne betydeligt øge teknologiernes potentiale, især inden for hæmatologi og vaskulær biologi, hvor mikrofluidik kan efterligne fysiologiske strømningsforhold i blodkar og kapillærer.

Sammenfattende inspirerer både fremskridt inden for detektion af atombevægelse i krystaller og udviklingen i mikrofluidik hinanden og fører til en bedre forståelse af meget komplekse systemer. Innovative tilgange vil spille en central rolle i både grundforskning og klinisk diagnostik.