Le innovative tecnologie microfluidiche stanno rivoluzionando la diagnostica!

Le innovative tecnologie microfluidiche stanno rivoluzionando la diagnostica!

Il 16 maggio 2025 presso l’Università Tecnica di Dortmund è stato condotto un esperimento innovativo per il rilevamento interferometrico dei movimenti atomici nei cristalli. I ricercatori Marek Karzel e il dottor Alexey Scherbakov del Dipartimento di Fisica hanno introdotto un impulso laser di 100 femtosecondi che riscaldava una pellicola metallica su una piastra cristallina. L'aumento di temperatura della pellicola è stato di soli 0,1 gradi. Nonostante questo aumento minimo, la dilatazione termica del film ha generato un'onda acustica che è stata rilevata con successo sul lato opposto della piastra quando ha raggiunto il superreticolo. L’esperimento fa parte di una ricerca globale che apre nuove possibilità nello studio dei materiali e nella metrologia quantistica. È stato pubblicato anche sulla rinomata rivista “Nature Materials”.

Il Dr. Anton Samusev ha colto l'occasione per spiegare che l'esperimento differisce in modo significativo dal progetto LIGO. Mentre LIGO registra singoli eventi, in questo caso sono necessarie numerose misurazioni. Le condizioni sperimentali in laboratorio consentono di effettuare ripetizioni milioni di volte al secondo. Questi progressi significativi potrebbero rivoluzionare la conoscenza nella scienza dei materiali e oltre, consentendo una comprensione più profonda dei movimenti atomici che prima erano sfuggenti.

Microfluidica e loro applicazioni

Con l’avanzare della ricerca in fisica, anche la microfluidica, un campo emergente all’interno della microingegneria, sta vivendo un notevole sviluppo. La miniaturizzazione nella microtecnologia ha aperto nuove possibilità attraverso approcci innovativi nella microelettronica e nella microfluidica. La microfluidica consente di eseguire analisi chimiche complete attraverso sistemi di chip integrati noti come lab-on-a-chip (LOC) o sistemi di analisi micro-totale (μTAS). Queste tecnologie trasportano le sostanze chimiche in strutture di canali definite, in modo simile a come i circuiti elettronici trasportano gli elettroni.

I principali campi di applicazione della tecnologia LOC sono diversi e spaziano dai dispositivi di laboratorio miniaturizzati, come la gascromatografia e l'elettroforesi, ai sistemi di analisi point of care per la diagnostica medica. Questi includono misuratori della glicemia, test di gravidanza, test di coagulazione del sangue e test per i marcatori cardiovascolari. I vantaggi di queste soluzioni microfluidiche risiedono nell'analisi accelerata, nella diagnostica in loco e nella determinazione multiparametrica.

Sfide tecnologiche e prospettive future

La progettazione e la produzione di chip microfluidici sono generalmente realizzati in plastica per ridurre al minimo i costi di produzione. Materiali tipici come il policarbonato (PC) sono importanti per garantire un buon flusso del fluido. I processi produttivi in ​​ISAT comprendono varie tecniche come pressatura, stampaggio a iniezione, fotolitografia e fresatura. La progettazione delle strutture dei canali ha una grande influenza sul comportamento del flusso, che può essere simulato utilizzando strumenti software. Ciò consente la produzione di chip specificamente ottimizzati per domande analitiche specifiche.

Nonostante gli sviluppi promettenti, la microfluidica si trova attualmente ad affrontare sfide tecniche e problemi di incentivi che ne impediscono il pieno sfruttamento del potenziale. Si raccomanda un miglioramento dell'accessibilità, della facilità d'uso e della producibilità delle tecnologie. Un cambio di prospettiva nel campo della microfluidica è necessario per superare le sfide esistenti e far avanzare ulteriormente il campo delle applicazioni mediche e scientifiche. Gli approcci orientati al futuro potrebbero aumentare significativamente il potenziale delle tecnologie, in particolare in ematologia e biologia vascolare, dove la microfluidica può imitare le condizioni di flusso fisiologico nei vasi sanguigni e nei capillari.

In sintesi, sia i progressi nella rilevazione del movimento atomico nei cristalli che gli sviluppi nella microfluidica si ispirano a vicenda e portano a una migliore comprensione di sistemi altamente complessi. Gli approcci innovativi svolgeranno un ruolo centrale sia nella ricerca di base che nella diagnostica clinica.