Tehnologiile inovatoare microfluidice revoluționează diagnosticul!

Tehnologiile inovatoare microfluidice revoluționează diagnosticul!

Pe 16 mai 2025, la Universitatea Tehnică din Dortmund a fost efectuat un experiment inovator pentru detectarea interferometrică a mișcărilor atomice în cristale. Cercetătorii Marek Karzel și dr. Alexey Scherbakov de la Departamentul de Fizică au introdus un impuls laser de 100 de femtosecunde care a încălzit o peliculă de metal pe o placă cristalină. Creșterea temperaturii filmului a fost de numai 0,1 grade. În ciuda acestei creșteri minime, expansiunea termică a peliculei a generat o undă acustică care a fost detectată cu succes pe partea opusă a plăcii atunci când a ajuns la superlatice. Experimentul face parte dintr-o cercetare cuprinzătoare care deschide noi posibilități în studiul materialelor și metrologia cuantică. De asemenea, a fost publicată în renumitul jurnal „Nature Materials”.

Dr. Anton Samusev a profitat de ocazie pentru a explica că experimentul diferă semnificativ de proiectul LIGO. În timp ce LIGO înregistrează evenimente individuale, în acest caz sunt necesare numeroase măsurători. Condițiile experimentale din laborator fac posibilă efectuarea de repetări de milioane de ori pe secundă. Aceste progrese semnificative ar putea revoluționa cunoștințele în știința materialelor și nu numai, permițând o înțelegere mai profundă a mișcărilor atomice care anterior erau evazive.

Microfluidica si aplicatiile lor

Pe măsură ce cercetarea în fizică avansează, microfluidica, un domeniu emergent în microinginerie, se confruntă, de asemenea, cu o dezvoltare remarcabilă. Miniaturizarea în microtehnologie a deschis noi posibilități prin abordări inovatoare în microelectronică și microfluidică. Microfluidica permite efectuarea de analize chimice complete prin sisteme integrate de cip cunoscute sub numele de lab-on-a-chip (LOC) sau sisteme de analiză micro-totală (µTAS). Aceste tehnologii transportă substanțe chimice în structuri de canale definite, similar modului în care circuitele electronice transportă electroni.

Principalele domenii de aplicare ale tehnologiei LOC sunt diverse și variază de la dispozitive de laborator miniaturizate, cum ar fi cromatografia de gaze și electroforeza, până la sistemele de testare punct de îngrijire pentru diagnosticare medicală. Acestea includ contoare de glucoză din sânge, teste de sarcină, teste de coagulare a sângelui și teste pentru markeri cardiovasculari. Avantajele acestor soluții microfluidice constau în analiza accelerată, diagnosticarea la fața locului și determinarea multi-parametrică.

Provocări tehnologice și perspective de viitor

Proiectarea și fabricarea cipurilor microfluidice sunt de obicei realizate din materiale plastice pentru a minimiza costurile de producție. Materialele tipice, cum ar fi policarbonatul (PC) sunt importante pentru a asigura un flux bun al fluidului. Procesele de fabricație din ISAT includ diverse tehnici precum presare, turnare prin injecție, fotolitografie și frezare. Proiectarea structurilor canalelor are o influență majoră asupra comportamentului fluxului, care poate fi simulat cu ajutorul instrumentelor software. Acest lucru permite producerea de cipuri care sunt optimizate special pentru întrebări analitice specifice.

În ciuda evoluțiilor promițătoare, microfluidica se confruntă în prezent cu provocări tehnice și probleme de stimulare care inhibă exploatarea deplină a potențialului său. Se recomandă o îmbunătățire a accesibilității, ușurinței de utilizare și a capacității de fabricație a tehnologiilor. O schimbare de perspectivă în domeniul microfluidicei este necesară pentru a depăși provocările existente și pentru a avansa în continuare domeniul aplicațiilor medicale și științifice. Abordările orientate spre viitor ar putea crește semnificativ potențialul tehnologiilor, în special în hematologie și biologia vasculară, unde microfluidica poate imita condițiile de flux fiziologic în vasele de sânge și capilare.

Pe scurt, atât progresele în detectarea mișcării atomice în cristale, cât și evoluțiile microfluidicei se inspiră reciproc și conduc la o mai bună înțelegere a sistemelor extrem de complexe. Abordările inovatoare vor juca un rol central atât în ​​cercetarea de bază, cât și în diagnosticul clinic.