Inovativne mikrofluidne tehnologije revolucionirajo diagnostiko!

Inovativne mikrofluidne tehnologije revolucionirajo diagnostiko!

16. maja 2025 je bil na Tehnični univerzi v Dortmundu izveden prelomen eksperiment za interferometrično detekcijo atomskih gibanj v kristalih. Raziskovalca Marek Karzel in dr. Alexey Scherbakov z oddelka za fiziko sta predstavila 100 femtosekundni laserski impulz, ki je segrel kovinski film na kristalni plošči. Dvig temperature filma je bil le 0,1 stopinje. Kljub temu minimalnemu povečanju je toplotna ekspanzija filma ustvarila akustični val, ki je bil uspešno zaznan na nasprotni strani plošče, ko je dosegel supermrežo. Eksperiment je del obsežne raziskave, ki odpira nove možnosti pri študiju materialov in kvantnem meroslovju. Objavljeno je bilo tudi v priznani reviji “Nature Materials”.

Dr. Anton Samusev je ob tej priložnosti pojasnil, da se eksperiment bistveno razlikuje od projekta LIGO. Medtem ko LIGO beleži posamezne dogodke, so v tem primeru potrebne številne meritve. Eksperimentalni pogoji v laboratoriju omogočajo izvedbo večmilijonskih ponovitev na sekundo. Ta pomemben napredek bi lahko revolucioniral znanje v znanosti o materialih in širše, kar bi omogočilo globlje razumevanje atomskih gibanj, ki so bila prej nedosegljiva.

Mikrofluidika in njene aplikacije

Ko raziskave v fiziki napredujejo, mikrofluidika, nastajajoče področje znotraj mikroinženiringa, prav tako doživlja izjemen razvoj. Miniaturizacija v mikrotehnologiji je z inovativnimi pristopi v mikroelektroniki in mikrofluidiki odprla nove možnosti. Mikrofluidika omogoča izvedbo popolnih kemijskih analiz prek integriranih sistemov čipov, znanih kot laboratorij na čipu (LOC) ali sistemov mikrototalne analize (µTAS). Te tehnologije prenašajo kemikalije v definiranih kanalskih strukturah, podobno kot elektronska vezja prenašajo elektrone.

Glavna področja uporabe tehnologije LOC so raznolika in segajo od miniaturiziranih laboratorijskih naprav, kot sta plinska kromatografija in elektroforeza, do sistemov testiranja na kraju samem za medicinsko diagnostiko. Ti vključujejo merilnike glukoze v krvi, teste nosečnosti, teste strjevanja krvi in ​​teste za srčno-žilne markerje. Prednosti teh mikrofluidnih rešitev so pospešena analiza, diagnostika na kraju samem in določanje več parametrov.

Tehnološki izzivi in ​​prihodnost

Zasnova in izdelava mikrofluidnih čipov sta običajno narejena iz plastike, da se zmanjšajo proizvodni stroški. Tipični materiali, kot je polikarbonat (PC), so pomembni za zagotavljanje dobrega pretoka tekočine. Proizvodni procesi v ISAT-u vključujejo različne tehnike, kot so stiskanje, brizganje, fotolitografija in rezkanje. Zasnova kanalskih struktur ima velik vpliv na obnašanje toka, ki ga je mogoče simulirati s programskimi orodji. To omogoča proizvodnjo čipov, ki so posebej optimizirani za specifična analitična vprašanja.

Kljub obetavnemu razvoju se mikrofluidika trenutno sooča s tehničnimi izzivi in ​​težavami s spodbudami, ki zavirajo polno izkoriščanje njenega potenciala. Priporočljivo je izboljšanje dostopnosti, uporabniku prijaznosti in proizvodnosti tehnologij. Sprememba perspektive na področju mikrofluidike je nujna za premagovanje obstoječih izzivov in nadaljnji napredek na področju medicinskih in znanstvenih aplikacij. Pristopi, usmerjeni v prihodnost, bi lahko znatno povečali potencial tehnologij, zlasti v hematologiji in vaskularni biologiji, kjer lahko mikrofluidika posnema fiziološke pogoje pretoka v krvnih žilah in kapilarah.

Če povzamemo, napredek pri odkrivanju atomskega gibanja v kristalih in razvoj v mikrofluidiki se medsebojno navdihujeta in vodita k boljšemu razumevanju zelo kompleksnih sistemov. Inovativni pristopi bodo imeli osrednjo vlogo tako v temeljnih raziskavah kot v klinični diagnostiki.