Mikro veya nanoteknolojiyi düşündüğünüzde, muhtemelen telefonunuz, küçük bir robot veya bir mikroçip gibi küçük elektronik cihazları düşünürsünüz.
Ancak pandemiyi kontrol etmede merkezi olduğu kanıtlanmış olan COVID-19 testleri aynı zamanda bir tür minyatür teknolojidir. Birçok COVID-19 testi, bir laboratuvara numune göndermeye gerek kalmadan saatler içinde sonuç verebilir ve bu testlerin çoğu mikroakışkan adı verilen bir yaklaşım kullanır .
Ben Bir biyomühendislik profesörü benim araştırma için Mikroakiskan ile ve iş.
Hamilelik testlerinden glikoz şeritlerine, mürekkep püskürtmeli yazıcılara ve genetik testlere kadar her şey mikroakışkanlara dayanır. Birçok insanın bilmediği bu teknoloji, her yerde ve modern dünyayı döndüren birçok şey için kritik öneme sahip.
Mikroakışkanlar nelerdir?
Mikroakışkan sistemler, çok az miktarda sıvı işleyen herhangi bir cihazdır. Sıvılar saç telinden daha ince kanallardan geçer ve küçük valfler akışı açıp kapatabilir. Bu kanallar cam, polimer, kağıt veya jel gibi malzemelerden yapılır.
Akışkanları taşımanın bir yolu mekanik bir pompadır; başka bir yol, belirli malzemelerin yüzey yüklerini kullanmaktır ; ve bir diğeri, daha yaygın olarak fitilleme olarak bilinen kılcal hareketi kullanmaktır . Fitilleme, sıvı içinde depolanan enerjinin sıvıyı dar boşluklardan geçirme işlemidir .
Küçük ölçeklerde, sıvılar sezgisel olmayan şekillerde davranır. Bir bahçe hortumundan veya duş başlığınızdan gelen çalkantılı, kaotik akışı hayal etmeyin. Bunun yerine, bir mikro kanalın kısıtlı hacimlerinde akışlar ürkütücü bir şekilde sabittir .
Akışkanlar, laminer akış adı verilen organize paralel akışlarda kanaldan aşağı doğru hareket eder. Laminer akış, mikroakışkan sistemlerin en büyük harikalarından biridir. Laminer akıştaki sıvılar ve parçacıklar , matematiksel olarak tahmin edilebilir yolları izler – hassas mühendislik ve tıbbi cihaz tasarımı için bir gereklilik.
Araştırmacılara ilham veren bu süreçler, doğada çağlar boyunca var olmuştur. Bitkiler, besinleri köklerinden en yüksek dallara kadar kılcallık kullanarak taşır; bu, özerk olarak çalışan mikroakışkan devrelerin ilham kaynağıdır .
Yağmur damlalarının fiziksel özelliklerini taklit eden kimyagerler, bir numuneyi milyonlarca damlaya bölen ve baş döndürücü hızlarda analiz eden cihazlar tasarladılar . Her damlacık esasen kimyagerlerin biyomoleküllerin evrimini incelemesine ve diğer şeylerin yanı sıra ultra hızlı genetik analiz yapmasına izin veren küçük bir kimyasal laboratuvardır.
Ve son olarak, insan vücudunun her köşesi mikroakışkandır. Her hücreye besin, oksijen ve sinyal molekülleri getiren karmaşık kan kılcal damarları olmadan doğamaz veya işlev göremezdik.
Küçük teknolojinin faydaları
Mikroelektronikte olduğu gibi, mikroakışkanlarda da boyut anahtardır.
Bileşenler küçüldükçe, cihazlar küçük ölçeklerde sıvıların garip özelliklerine güvenebilir, daha hızlı ve daha verimli çalışabilir ve üretimleri daha ucuzdur . Mikroakışkan devrimi, elektronik muadili üzerinde sessizce ilerliyor.
Mikroakışkan cihazların bir diğer önemli yararı, yalnızca çok az miktarda sıvı gerektirmeleri ve bu nedenle boyutlarının çok küçük olabilmesidir.
NASA, uzun süredir Mars gezicileri için mikroakışkan analizörleri düşünüyor . İnsan kanı gibi değerli sıvıların analizi de küçük numuneler kullanma yeteneğinden yararlanır. Örneğin, şeker ölçüm cihazları, şeker hastasının kan şekerini ölçmek için sadece bir damla kan gerektiren mikroakışkan aletlerdir.
Teknoloji, biyoloji ve tıpta mikroakışkanlar
Muhtemelen hayatınızda mikroakışkanları oldukça sık kullanıyorsunuzdur. Mürekkep püskürtmeli yazıcılar küçük mürekkep damlacıkları çeker. 3D yazıcılar, erimiş polimeri mikroakışkan bir ağızlıktan sıkar. Dolma kalemlerdeki ve tükenmez kalemlerdeki mürekkep, mikroakışkan prensiplerle akar. Astım hastaları için nebulizatörler, mikroskobik ilaç damlacıkları sisi püskürtür. Hamilelik testi, mikroakışkan bir kağıt şerit içindeki idrar akışına dayanır.
Bilimsel araştırmalarda mikroakışkanlar, biyolojik süreçleri daha kesin bir şekilde simüle etmek için ilaçları, besinleri veya herhangi bir sıvıyı organizmaların çok özel bölümlerine yönlendirebilir.
Örneğin, araştırmacılar solucanları kanallara hapsettiler ve onları sinir devreleri hakkında bilgi edinmeleri için kokularla uyardılar. Başka bir ekip , büyüme kimyasallarına karşı farklı reaksiyonları gözlemlemek için besinleri bitki kökünün belirli alanlarına yönlendirdi .
Diğer gruplar , kandan nadir görülen tümör hücrelerini fiziksel olarak yakalayan mikroakışkan tuzaklar tasarladı .
Çok sayıda mikroakışkan genetik çip , insan genomunu hızla sıralama ve 23andMe gibi kişiselleştirilmiş DNA testlerini gerçeğe dönüştürme gücü sağlar . Mikroakışkanlar olmadan bunların hiçbiri mümkün olmazdı.
Mikroakışkanların geleceği
Mikroakışkanlar, tıbbı yeni, hızlı tempolu, uygun fiyatlı bir çağa sokmak için kritik öneme sahip olacak. Egzersiz izleme için ter içindeki maddeleri ölçen giyilebilir cihazlar ve kanser ilaçlarını lokal olarak hastanın tümörüne ileten implante edilebilir cihazlar , biyomedikal mikroakışkanların bir sonraki sınırlarından bazılarıdır.
Araştırmacılar, insan fizyolojisinin çeşitli yönlerini simüle etmeyi amaçlayan çip üzerindeki organlar adı verilen karmaşık, büyüleyici mikroakışkan sistemler geliştiriyorlar .
Kendi laboratuvarımda ve dünyadaki diğer laboratuvarlarda ekipler, kanser ilaçlarını daha verimli bir şekilde test etmek için çip üzerinde tümör platformları geliştiriyor . Bu hasta avatarları, bilim insanlarının yeni tedavileri, hayvanlarda veya insanlarda test etme ile ilgili maliyet, acı ve etik sorunları gerektirmeyecek şekilde test etmelerini sağlayacaktır.
Laboratuvarımda, önce bir kanser hastasından alınan tümör biyopsisini canlı tuttuğumuz binlerce mikroskobik düzenli parçaya ayırıyoruz. Küçük boyutları sayesinde , küçük tümör parçalarını ilaç başına bir kuyucuk olmak üzere birden fazla kuyuda yakalamak için mikroakışkanları kullanabiliriz .
Bu örnekler, bir ilacın belirli bir kişi için nasıl çalışacağını daha doğru bir şekilde tahmin etmemizi sağlayacak olan tümörün uygun hücresel ortamını korur.
Doktora gittiğinizi, biyopsi alındığını ve bir haftadan kısa bir süre içinde mikroakışkan cihazımızı kullanarak doktorun tümörünüzü çıkarmak için hangi ilaç kokteylinin en iyi sonucu verdiğini bulabileceğini hayal edin. Bu hala gelecekte, ancak bildiğimiz şey, geleceğin mikroakışkan olacağı.
DAHA FAZLA HABER İÇİN DONANİMFORUM.COM
GOOGLE NEWS’DE BİZİ TAKİP ETMEK İÇİN TIKLA!