Inovativne mikrofluidne tehnologije revolucioniraju dijagnostiku!

Inovativne mikrofluidne tehnologije revolucioniraju dijagnostiku!

Dana 16. svibnja 2025. na Tehničkom sveučilištu u Dortmundu izveden je revolucionarni eksperiment za interferometrijsku detekciju kretanja atoma u kristalima. Istraživači Marek Karzel i dr. Alexey Scherbakov s Odjela za fiziku predstavili su laserski puls od 100 femtosekundi koji je zagrijavao metalni film na kristalnoj ploči. Porast temperature filma bio je samo 0,1 stupanj. Unatoč ovom minimalnom povećanju, toplinska ekspanzija filma stvorila je akustični val koji je uspješno detektiran na suprotnoj strani ploče dok je dostigao superrešetku. Eksperiment je dio opsežnog istraživanja koje otvara nove mogućnosti u proučavanju materijala i kvantnom mjeriteljstvu. Također je objavljeno u renomiranom časopisu “Nature Materials”.

Dr. Anton Samušev iskoristio je priliku da objasni da se eksperiment značajno razlikuje od projekta LIGO. Dok LIGO bilježi pojedinačne događaje, u ovom slučaju potrebna su brojna mjerenja. Eksperimentalni uvjeti u laboratoriju omogućuju izvođenje ponavljanja milijune puta u sekundi. Ovi značajni pomaci mogli bi revolucionirati znanje u znanosti o materijalima i šire, omogućujući dublje razumijevanje kretanja atoma koja su prije bila nedostižna.

Mikrofluidika i njezina primjena

Kako istraživanja u fizici napreduju, mikrofluidika, polje u nastajanju unutar mikroinženjeringa, također doživljava izuzetan razvoj. Minijaturizacija u mikrotehnologiji otvorila je nove mogućnosti kroz inovativne pristupe u mikroelektronici i mikrofluidici. Mikrofluidika omogućuje izvođenje kompletnih kemijskih analiza putem integriranih sustava čipova poznatih kao laboratorij na čipu (LOC) ili sustavi mikrototalne analize (µTAS). Te tehnologije prenose kemikalije u definiranim strukturama kanala, slično kao što elektronički sklopovi prenose elektrone.

Glavna područja primjene LOC tehnologije su raznolika i kreću se od minijaturiziranih laboratorijskih uređaja, kao što su plinska kromatografija i elektroforeza, do sustava za testiranje na mjestu skrbi za medicinsku dijagnostiku. To uključuje mjerače glukoze u krvi, testove na trudnoću, testove zgrušavanja krvi i testove za kardiovaskularne markere. Prednosti ovih mikrofluidnih rješenja leže u ubrzanoj analizi, dijagnostici na licu mjesta i određivanju više parametara.

Tehnološki izazovi i perspektive budućnosti

Dizajn i proizvodnja mikrofluidnih čipova obično se izrađuju od plastike kako bi se smanjili troškovi proizvodnje. Tipični materijali poput polikarbonata (PC) važni su za osiguranje dobrog protoka tekućine. Proizvodni procesi u ISAT-u uključuju različite tehnike kao što su prešanje, injekcijsko prešanje, fotolitografija i mljevenje. Dizajn struktura kanala ima veliki utjecaj na ponašanje protoka, što se može simulirati pomoću softverskih alata. To omogućuje proizvodnju čipova koji su posebno optimizirani za specifična analitička pitanja.

Unatoč obećavajućem razvoju, mikrofluidika se trenutno suočava s tehničkim izazovima i problemima poticaja koji sprječavaju potpuno iskorištavanje njezinog potencijala. Preporuča se poboljšanje dostupnosti, jednostavnosti korištenja i mogućnosti izrade tehnologija. Promjena perspektive u području mikrofluidike nužna je kako bi se prevladali postojeći izazovi i dodatno unaprijedilo područje medicinske i znanstvene primjene. Pristupi usmjereni na budućnost mogli bi značajno povećati potencijal tehnologija, posebno u hematologiji i vaskularnoj biologiji, gdje mikrofluidika može oponašati fiziološke uvjete protoka u krvnim žilama i kapilarama.

Ukratko, i napredak u detekciji atomskog gibanja u kristalima i razvoj mikrofluidike nadahnjuju jedni druge i dovode do boljeg razumijevanja vrlo složenih sustava. Inovativni pristupi imat će središnju ulogu u temeljnim istraživanjima i kliničkoj dijagnostici.