Innovative mikrofluidteknologier revolusjonerer diagnostikk!

Innovative mikrofluidteknologier revolusjonerer diagnostikk!

16. mai 2025 ble et banebrytende eksperiment for interferometrisk deteksjon av atombevegelser i krystaller utført ved det tekniske universitetet i Dortmund. Forskerne Marek Karzel og Dr. Alexey Scherbakov fra Fysisk fakultet introduserte en 100 femtosekunders laserpuls som varmet opp en metallfilm på en krystallinsk plate. Temperaturøkningen på filmen var bare 0,1 grader. Til tross for denne minimale økningen, genererte den termiske utvidelsen av filmen en akustisk bølge som ble detektert på motsatt side av platen da den nådde supergitteret. Eksperimentet er en del av omfattende forskning som åpner for nye muligheter innen materialstudier og kvantemetrologi. Den ble også publisert i det anerkjente tidsskriftet "Nature Materials".

Dr. Anton Samusev benyttet anledningen til å forklare at eksperimentet skiller seg vesentlig fra LIGO-prosjektet. Mens LIGO registrerer individuelle hendelser, kreves det i dette tilfellet mange målinger. De eksperimentelle forholdene i laboratoriet gjør det mulig å utføre repetisjoner millioner av ganger per sekund. Disse betydelige fremskrittene kan revolusjonere kunnskap innen materialvitenskap og utover, og muliggjøre en dypere forståelse av atombevegelser som tidligere var unnvikende.

Mikrofluidikk og deres applikasjoner

Ettersom forskningen innen fysikk skrider frem, opplever også mikrofluidikk, et fremvoksende felt innen mikroteknikk, en bemerkelsesverdig utvikling. Miniatyrisering innen mikroteknologi har åpnet nye muligheter gjennom innovative tilnærminger innen mikroelektronikk og mikrofluidikk. Microfluidics gjør det mulig å utføre komplette kjemiske analyser gjennom integrerte brikkesystemer kjent som lab-on-a-chip (LOC) eller mikrototalanalysesystemer (µTAS). Disse teknologiene transporterer kjemikalier i definerte kanalstrukturer, lik hvordan elektroniske kretser transporterer elektroner.

De viktigste bruksområdene for LOC-teknologi er mangfoldige og spenner fra miniatyriserte laboratorieenheter, som gasskromatografi og elektroforese, til testsystemer for medisinsk diagnostikk. Disse inkluderer blodsukkermålere, graviditetstester, blodkoagulasjonstester og tester for kardiovaskulære markører. Fordelene med disse mikrofluidiske løsningene ligger i akselerert analyse, diagnostikk på stedet og multiparameterbestemmelse.

Teknologiske utfordringer og fremtidsperspektiver

Design og produksjon av mikrofluidiske brikker er vanligvis laget av plast for å minimere produksjonskostnadene. Typiske materialer som polykarbonat (PC) er viktige for å sikre god væskestrøm. Produksjonsprosessene i ISAT inkluderer ulike teknikker som pressing, sprøytestøping, fotolitografi og fresing. Utformingen av kanalstrukturene har stor innflytelse på strømningsatferden, som kan simuleres ved hjelp av programvareverktøy. Dette muliggjør produksjon av sjetonger som er spesifikt optimalisert for spesifikke analytiske spørsmål.

Til tross for den lovende utviklingen, står mikrofluidikk for tiden overfor tekniske utfordringer og insentivproblemer som hindrer full utnyttelse av potensialet. Det anbefales en forbedring av tilgjengeligheten, brukervennligheten og produserbarheten til teknologiene. Et perspektivskifte innen mikrofluidikk er nødvendig for å overvinne eksisterende utfordringer og videreutvikle feltet for medisinske og vitenskapelige anvendelser. Fremtidsorienterte tilnærminger kan betydelig øke potensialet til teknologiene, spesielt innen hematologi og vaskulærbiologi, der mikrofluidikk kan etterligne fysiologiske strømningsforhold i blodkar og kapillærer.

Oppsummert, både fremskritt innen deteksjon av atombevegelse i krystaller og utviklingen innen mikrofluidikk inspirerer hverandre og fører til en bedre forståelse av svært komplekse systemer. Innovative tilnærminger vil spille en sentral rolle i både grunnforskning og klinisk diagnostikk.