Inovatyvios mikroskysčių technologijos sukelia revoliuciją diagnostikoje!

Inovatyvios mikroskysčių technologijos sukelia revoliuciją diagnostikoje!

2025 m. gegužės 16 d. Dortmundo technikos universitete buvo atliktas novatoriškas eksperimentas, skirtas interferometriniu būdu aptikti atomų judesius kristaluose. Mokslininkai Marekas Karzelis ir daktaras Aleksejus Scherbakovas iš Fizikos katedros pristatė 100 femtosekundžių lazerio impulsą, kuris įkaitino metalinę plėvelę ant kristalinės plokštės. Plėvelės temperatūros kilimas siekė tik 0,1 laipsnio. Nepaisant šio minimalaus padidėjimo, plėvelės šiluminis plėtimasis sukūrė akustinę bangą, kuri buvo sėkmingai aptikta priešingoje plokštės pusėje, kai ji pasiekė supergardelę. Eksperimentas yra visapusiško tyrimo dalis, atverianti naujas medžiagų tyrimo ir kvantinės metrologijos galimybes. Jis taip pat buvo paskelbtas žinomame žurnale „Nature Materials“.

Daktaras Antonas Samusevas pasinaudojo proga paaiškinti, kad eksperimentas labai skiriasi nuo LIGO projekto. Nors LIGO įrašo atskirus įvykius, šiuo atveju reikia atlikti daugybę matavimų. Eksperimentinės sąlygos laboratorijoje leidžia kartoti milijonus kartų per sekundę. Šie reikšmingi pasiekimai gali pakeisti žinias medžiagų mokslo ir ne tik srityse, o tai leidžia giliau suprasti atominius judesius, kurie anksčiau buvo sunkiai suvokiami.

Mikrofluidikai ir jų taikymas

Tobulėjant fizikos tyrimams, mikrofluidika – nauja mikroinžinerijos sritis – taip pat pastebimai vystosi. Mikrotechnologijų miniatiūrizavimas atvėrė naujas galimybes dėl naujoviškų mikroelektronikos ir mikrofluidikos metodų. „Microfluidics“ leidžia atlikti visas chemines analizes naudojant integruotas lustų sistemas, žinomas kaip „lab-on-a-chip“ (LOC) arba mikro-totalinės analizės sistemos (µTAS). Šios technologijos transportuoja chemines medžiagas apibrėžtose kanalų struktūrose, panašiai kaip elektroninės grandinės transportuoja elektronus.

Pagrindinės LOC technologijos taikymo sritys yra įvairios ir svyruoja nuo miniatiūrinių laboratorinių prietaisų, tokių kaip dujų chromatografija ir elektroforezė, iki medicininės diagnostikos tyrimų sistemų. Tai yra gliukozės kiekio kraujyje matuokliai, nėštumo testai, kraujo krešėjimo tyrimai ir širdies ir kraujagyslių žymenų tyrimai. Šių mikroskysčių sprendimų pranašumai slypi pagreitintoje analizėje, diagnostikoje vietoje ir daugelio parametrų nustatymu.

Technologiniai iššūkiai ir ateities perspektyvos

Mikrofluidinių lustų projektavimas ir gamyba paprastai gaminami iš plastiko, kad būtų sumažintos gamybos sąnaudos. Įprastos medžiagos, tokios kaip polikarbonatas (PC), yra svarbios norint užtikrinti gerą skysčio tekėjimą. ISAT gamybos procesai apima įvairius metodus, tokius kaip presavimas, liejimas įpurškimu, fotolitografija ir frezavimas. Kanalų struktūrų konstrukcija turi didelę įtaką srauto elgsenai, kurią galima imituoti naudojant programinės įrangos įrankius. Tai leidžia gaminti lustus, kurie yra specialiai optimizuoti konkretiems analitiniams klausimams.

Nepaisant daug žadančių pokyčių, mikrofluidika šiuo metu susiduria su techniniais iššūkiais ir paskatų problemomis, kurios trukdo visapusiškai išnaudoti jos potencialą. Rekomenduojama gerinti technologijų prieinamumą, patogumą vartotojui ir pagaminamumą. Norint įveikti esamus iššūkius ir toliau tobulinti medicinos ir mokslo taikymo sritį, būtina pakeisti požiūrį į mikrofluidikos sritį. Į ateitį orientuoti metodai galėtų žymiai padidinti technologijų potencialą, ypač hematologijos ir kraujagyslių biologijos srityse, kur mikrofluidikai gali imituoti fiziologines tėkmės sąlygas kraujagyslėse ir kapiliaruose.

Apibendrinant galima teigti, kad tiek pažanga nustatant atominį judesį kristaluose, tiek mikrofluidikos raida įkvepia vienas kitą ir leidžia geriau suprasti labai sudėtingas sistemas. Inovatyvūs metodai vaidins pagrindinį vaidmenį atliekant pagrindinius tyrimus ir klinikinę diagnostiką.