Innovativ mikrofluidteknik revolutionerar diagnostik!

Innovativ mikrofluidteknik revolutionerar diagnostik!

Den 16 maj 2025 genomfördes ett banbrytande experiment för interferometrisk detektering av atomära rörelser i kristaller vid det tekniska universitetet i Dortmund. Forskarna Marek Karzel och Dr Alexey Scherbakov från institutionen för fysik introducerade en 100 femtosekunders laserpuls som värmde upp en metallfilm på en kristallin platta. Filmens temperaturstegring var endast 0,1 grader. Trots denna minimala ökning genererade filmens termiska expansion en akustisk våg som framgångsrikt detekterades på den motsatta sidan av plattan när den nådde supergittret. Experimentet är en del av omfattande forskning som öppnar nya möjligheter inom materialstudier och kvantmetrologi. Den publicerades också i den berömda tidskriften "Nature Materials".

Dr Anton Samusev passade på att förklara att experimentet skiljer sig markant från LIGO-projektet. Medan LIGO registrerar enskilda händelser krävs i detta fall många mätningar. De experimentella förhållandena i laboratoriet gör det möjligt att utföra upprepningar miljontals gånger per sekund. Dessa betydande framsteg skulle kunna revolutionera kunskap inom materialvetenskap och vidare, vilket möjliggör en djupare förståelse av atomära rörelser som tidigare var svårfångade.

Mikrofluidik och deras tillämpningar

I takt med att forskningen inom fysik går framåt, upplever mikrofluidik, ett framväxande område inom mikroteknik, också en anmärkningsvärd utveckling. Miniatyrisering inom mikroteknik har öppnat nya möjligheter genom innovativa metoder inom mikroelektronik och mikrofluidik. Mikrofluidik gör det möjligt att utföra kompletta kemiska analyser genom integrerade chipsystem som kallas lab-on-a-chip (LOC) eller mikrototalanalyssystem (µTAS). Dessa teknologier transporterar kemikalier i definierade kanalstrukturer, liknande hur elektroniska kretsar transporterar elektroner.

De huvudsakliga tillämpningsområdena för LOC-teknologi är mångskiftande och sträcker sig från miniatyriserade laboratorieutrustningar, såsom gaskromatografi och elektrofores, till system för testsystem för medicinsk diagnostik. Dessa inkluderar blodsockermätare, graviditetstester, blodkoagulationstester och tester för kardiovaskulära markörer. Fördelarna med dessa mikrofluidiska lösningar ligger i accelererad analys, diagnostik på plats och bestämning av flera parametrar.

Tekniska utmaningar och framtidsperspektiv

Utformningen och tillverkningen av mikrofluidchip är vanligtvis gjorda av plast för att minimera tillverkningskostnaderna. Typiska material som polykarbonat (PC) är viktiga för att säkerställa ett bra vätskeflöde. Tillverkningsprocesserna i ISAT inkluderar olika tekniker som pressning, formsprutning, fotolitografi och fräsning. Utformningen av kanalstrukturerna har stor inverkan på flödesbeteendet, vilket kan simuleras med hjälp av mjukvaruverktyg. Detta möjliggör produktion av chips som är specifikt optimerade för specifika analytiska frågor.

Trots den lovande utvecklingen står mikrofluidik för närvarande inför tekniska utmaningar och incitamentsproblem som hämmar det fulla utnyttjandet av dess potential. En förbättring av teknikernas tillgänglighet, användarvänlighet och tillverkningsbarhet rekommenderas. En förändring av perspektivet inom området mikrofluidik är nödvändigt för att övervinna befintliga utmaningar och ytterligare avancera området för medicinska och vetenskapliga tillämpningar. Framtidsorienterade tillvägagångssätt kan avsevärt öka potentialen för teknologierna, särskilt inom hematologi och vaskulär biologi, där mikrofluidik kan efterlikna fysiologiska flödesförhållanden i blodkärl och kapillärer.

Sammanfattningsvis inspirerar både framsteg inom detektion av atomär rörelse i kristaller och utveckling inom mikrofluidik varandra och leder till en bättre förståelse av mycket komplexa system. Innovativa tillvägagångssätt kommer att spela en central roll i både grundforskning och klinisk diagnostik.