Mikroakışkan cihazlar: Gelecek burada, Kansas Eyalet Üniversitesi şaşırtıcı Ar-Ge sonuçları sergiliyor
Kansas Eyalet Üniversitesi'nde kimya profesörleri olan Dr. Stefan H. Bossmann ve Dr. Christopher T. Culbertson, mikroakışkan cihazların neden geleceğin yönü olduğunu açıkladılar.
Mikroakışkanlar, mikroskobik ölçekte sıvı akışının kontrolünü ifade eder. Mikroakışkan teknolojide, devre kartına insan tırnağından daha küçük olan ve içinden küçük kimyasalların ve diğer sıvıların akabileceği minik kanallar oyulur.
Bu tekniğin bir kullanımı, kanalların baskı işlemi sırasında mürekkebin nereye püskürtüldüğünü dikkatlice kontrol etmeye yardımcı olduğu günlük mürekkep püskürtmeli yazıcılar içindir. Bu kanallar, iki farklı kimyasalın karışmasına ve reaksiyona girmesine izin verecek şekilde birleştirilebilir, bu nedenle bazı mikroakışkan cihazlara bazen "çip üzerindeki laboratuvarlar" adı verilir.
Araştırma ekibi Dr. Christopher T. Culbertson ve Kansas Eyalet Üniversitesi'nden Dr. Stephen H. Bosman tarafından yönetildi. Mikroakışkanlar ve çip üzerinde laboratuvar tarafından sunulan olanaklardan bazıları araştırmacıları heyecanlandırıyor. Bu son derece disiplinler arası ve işbirlikçi projede ekip, bu teknolojiyi minyatür bir analitik laboratuvara dönüştürmek için işbirliği yapıyor. Ve insan sorunlarını keşfedip çözebilir:
Ekip, anahtar metabolik enzimler, proteolitik enzim profilleri, kinaz ağı analizi ve epigenetik raporları gibi hücre aktivitelerini rapor etmek için sürekli olarak yeni belirteçler tasarlamaktadır. Bu markörlerin çoğu ya tasarım peptidleridir ya da fonksiyonel bileşenler olarak tasarım peptidleri içerir.
Görünür hücre
Mikroakışkan cihazlar, biyolojik süreçleri gözlemlemek için doğal olarak çok uygundur, çünkü mikrokanalların boyutu, hücrelerin boyutuna kolayca karşılık gelir. Çoğu hücre 1-100 mikron arasındadır ve bir insan saçı yaklaşık 60 mikron kalınlığındadır. Bu, bu kanalların yalnızca hücre büyümesi için oldukça kontrollü bir ortam sağlayamayacağı anlamına gelir; bu, genellikle bir insan ölçeğindeki laboratuvardan daha verimli, aynı zamanda farklı boyutlardaki hücreleri de ayırabilir.
Araştırmacılar, bu ışık algılama teknolojisini bir laboratuvar çipine entegre etmek için optik fiberleri başarıyla kullandılar. Tasarımlarının ve projelerinin benzersizliği, fiber köprünün talaşsız yerleştirilmesidir: bu, çip tasarımının fiber dahil edildiğinde daha karmaşık hale gelmeyeceği anlamına gelir. Mikroakışkan cihazların en büyük zorluklarından biri tasarımlarıdır; bileşenleri bu kadar küçük ölçekte güvenilir ve ucuz yapmak zordur, bu nedenle bu, tasarımın önemli bir avantajıdır.
Projenin bir diğer benzersiz özelliği, yalnızca bir lazer ve dedektör kullanırken ilgilenilen örnekleri tespit etmek için birden fazla algılama noktası ve uyarma noktası olan bir mikroakışkan cihaz oluşturulmasıdır. Bunun arkasındaki motivasyon, ekipmanın çok yönlülüğünü ve işlevselliğini artırmaktır. Şimdi, optik fiberlerin entegrasyonu ile, hücre zarı yırtılmadan önce bozulmamış hücreleri ve parçalanmış bileşenleri tespit edebilirler.
Mikroçipteki her tetikleme noktası, hücre aktivitesini gözlemlemek için bir pencere gibidir, bu nedenle ne kadar çok puana sahip olursanız, o kadar fazla bilgi edinebilirsiniz. Daha fazla bilgi ile hastalıkların nasıl hücre deformasyonuna ve yıkımına neden olduğunu daha iyi anlamak mümkündür.
Sayım satırı
Sadece hücreleri görüntüleyip tanıyabilmenin ötesine kolayca geçebilirler. Bu çalışma çok parlak işaretçiler tasarlamayı içerir, bu nedenle bir hücre kimyasal bir işaretleyici içerdiğinde, lazerden gelen ışığı emdiğinde ve ışık yaydığında, hücreden yayılan ışığın yoğunluğu tek bir hücrede tek bir molekülü algılamak için yeterlidir. Algılamanın "gerçek zamanlı" olarak tamamlanabilmesi için bu belirteçlerin hücreler tarafından hızla emilmesi gerekir. Cihaz hasta teşhis süresini azaltmak için kullanılacaksa bu önemlidir.
Bu, ultra parlak floresan boyaların veya kuantum noktalarının, markörlerin dakikalar içinde hücresel hedeflere (mitokondri veya çekirdekler gibi) alınmasına ve taşınmasına olanak tanıyan son teknoloji ürünü peptit tasarımıyla birleştirilmesiyle elde edilecektir. Çok sayıda saptanabilir enzim belirteci, birçok olası hastalığın saptanmasına izin verecektir.
Optik fiberleri mikroakışkan cihazlarla birleştirmek, hücre düzeyindeki hastalıkları anlamak için birçok yeni olasılık ve daha fazla hücresel görüntüleme ve teşhis aracı açacaktır. Bunların tümü, çip üzerinde laboratuar teknolojisinin geliştirilmesinin önemli bir parçasıdır ve hızlı el tipi teşhis ekipmanını sağlık hizmetinin rutin bir parçası haline getirir.
