مقالات

تاشو یک قطره آب یک مشکل طولانی مدت در دستگاه های قابل حمل تشخیصی را برطرف می کند

مقالات علمی با ترجمه مستقیم سایت بزرگ دنیای خوب زندگی

تاشو یک قطره آب یک مشکل طولانی مدت در دستگاه های قابل حمل تشخیصی را برطرف می کند

این هنرمند روند ادغام خود را در یک میکرو کانال به تصویر کشیده است. قطرات معرفهای اندازه پیكولیتر با فرآیندی مشابه چاپ جوهر جت در یك ساختار میكروسكوپی رسوب می شوند ، كه در مرحله بعد پلمپ می شوند تا میکرو کانال در عمق چند ده میكرون تشکیل شود. ب) وقتی نمونه مایع ارائه می شود ، رابط هوا / آب در بالای خط ثابت مویرگی در وسط کانال ایجاد می شود. (3) مایع مجبور است به شکل U بچرخد و رابط هوا / آب آن را لمس کند ، (4) در نتیجه "فشار" در امتداد رابط ، کانال را عمود بر جهت کلی جریان پر می کند. با انجام این کار ، معرفها "بلافاصله" با حداقل پراکندگی بازسازی می شوند. اعتبار: پلی تکنیک مونترال و تحقیقات آی بی ام زوریخ

اگر یک روز را متوقف کنید تا باران باران را روی لیوان تماشا کنید ، می بینید که وقتی دو قطره آب را لمس می کنید و در یک ادغام می شوید چه اتفاقی می افتد. فیزیک در حال کار در این پدیده می تواند راه حلی برای توسعه آنالیزورهای بیولوژیکی شخصی مینیاتوری ارائه دهد. یک تیم بین المللی از دانشمندان IBM Research-Zurich و Microfluidics برای آزمایشگاه انکولوژی در پلی تکنیک مونترال این کشف را در طبیعت.

نصب آزمایشگاه بر روی اسلاید: چالش بلند مدت

در طول دو دهه گذشته ، تحقیقات جهانی در مورد دستگاه های به اصطلاح آزمایشگاهی ، تراشه امیدوار کننده ای را برای ابزارهای قابل حمل نشان داده است که برای تشخیص بیماری ها یا اندازه گیری داده های بیولوژیکی ، تنها به یک نمونه کوچک مایعات بدن (مانند خون ، بزاق و ادرار) نیاز دارند. این نوع سیستم های مینیاتوری قبلاً برای اندازه گیری های ساده انجام شده با تعداد کمی از معرف ها وجود دارد: اندازه گیری گلوکز و آزمایش های بارداری نمونه هایی هستند. اما تجزیه و تحلیل های پیچیده تر ، که نیاز به مخلوط کردن یک نمونه واحد با یک سری از معرف ها در مقادیر دقیق در یک ترتیب معین دارند ، توسعه دشوار است.

یکی از امیدوار کننده ترین روشها برای ادغام چندین معرف در یک دستگاه آزمایش واحد ، سپردن قطرات پیکولیتر (چند میلیارد میلی متر) به یک سیستم میکرو با استفاده از فناوری جوهر جت مانند است و سپس دستگاه را آب بندی کنید. در هنگام تماس با هوا ، مقادیر کمی از مایع بلافاصله تبخیر می شود ، و یک توالی بسیار ریز از معرفهای خشک کننده باقی می مانند ، که می تواند هنگام اضافه شدن نمونه مایع در زمان آزمایش ، مرطوب شود. با این حال ، دشواری قابل توجهی ادامه دارد: هنگامی که مایع از طریق معرفهای خشک شده حرکت می کند ، آنها را با "گرفتگی سیگنال" پراکنده می کند و از اجرای مراحل دقیق تشخیصی شامل اندازه گیری های دقیق بیوشیمیایی جلوگیری می کند.

برای رفع مشکل پراکندگی ، Onur Gökçe ، Yuksel Temiz و Emmanuel Delamarche از IBM Research- زوریخ با ایده گذاشتن قطره آب به شکل نوارهای طولانی در یک کانال کوچک با عرض موهای انسان مواجه شدند و مایعات را مجبور به ریختن خود کردند. هنگامی که این کار را انجام می دهید ، نمونه آب به روشی مشابه یک زیپ نصب شده بسته می شود.

امانوئل دلامارچی ، مدیر گروه تشخیصی دقیق در IBM Research-Zurich توضیح می دهد: "این روند بسیار هیجان انگیز به ما امکان می دهد ، حداقل میزان جریان مایع را در محلی ، که در آن رجنتس ها خشک می شوند ، به حداقل برسانیم ، به طوری که وقتی رجنت ها مرطوب می شوند ، دیگر پراکنده نشوند."

در حالی که نتایج مشاهده شده قطعی بود ، تیم پدیده دینامیک سیال در محل کار را مورد بررسی قرار دادند تا بتوانند به عنوان بخشی از یک فرآیند قابل اعتماد مورد سوء استفاده قرار بگیرند. پروفسور توماس گراویس ، رئیس آزمایشگاه میکروسیالی برای آزمایشگاه انکولوژی دانشکده هنرهای کاربردی ، به این بخش از پروژه پرداخت.






نتایج نشان می دهد که چگونه واحدهای خودپرداخت را می توان به سیستمهای میکروسیالی تقسیم کرد تا یک ساختار باز برای توسعه میکروسکوپی با یک ساختار ساده "قابل استفاده / خروج" تشکیل دهد. اعتبار: IBM Research (زوریخ) و پلی تکنیک مونترال

از آزمایش گرفته تا مدل سازی

محققان با بررسی بیشتر رفتار قطره آب ، نتیجه گرفتند که این بیماری با پدیده همجوشی همراه است ، به عنوان مثال فیوژن اتوماتیک دو قطره مایع که با یکدیگر در تماس هستند. از نظر جسمی ، همجوشی ناشی از همگرایی شدید مولکول های آب است ، تأثیر آن در به حداقل رساندن سطح هوای در معرض آب است. به همین دلیل است که قطرات آب کوچک کروی هستند: از بین تمام اشکال هندسی ، توپ دارای کوچکترین مساحت با اندازه معین است.

پروفسور جرویس توضیح می دهد: "در این حالت ، ما باید آنچه را كه اتفاق می افتد مطالعه كنیم وقتی قطره آب تحریف شده در نانوكامپوزیت با قسمت دیگری از خودش همگرا می شود." "هدف ما این بود که پدیده را بفهمیم و کنترل کنیم ، به طوری که بتوانیم مایعات را وادار به رکود در مکان دقیقی کنیم که ردیاب در داخل دستگاه قرار دارد."

مدل سازی این پدیده ، که تیم آن را "اتحاد خود" نامیدند ، مبتنی بر رویکرد ریاضیاتی بود که در دهه 1950 برای مطالعه جریانهای چسبناک دو بعدی نامحدود توسعه یافت. این کار با استفاده از تکنیک های محاسبه توسعه یافته توسط ساموئل کاستونگوی ، که دکترای خود را کامل می کند ، انجام شد. در فیزیک مهندسی در دانشکده هنرهای کاربردی به سرپرستی استاد گراویس. برای تراز کردن نتایج مدل سازی با نتایج آزمایشی ، آقای کاستونگوی به زوریخ رفت و چند ماه با محققان آی بی ام همکاری کرد.

Gervais خاطرنشان می کند: "مدل های ما نه تنها ما را قادر می سازد تا بر این نوع جدید جریان تسلط داشته باشیم ، بلکه می توانیم پیکربندی مکانی و زمانی سیگنال های شیمیایی را نیز دقیقاً با استفاده از ترکیبی از معرفها ، با پراکندگی حداقل و بدون نیاز به مداخله کاربر برنامه ریزی کنیم." "مشارکت بین تیمهای ما باعث ایجاد یک تیم جدید ، بخصوص مهندسی تست بیوشیمیایی قابل انعطاف و دقیق شده است ، که توالی استفاده از ده ها معرف را به طور همزمان در طول آزمایش نگه می دارد."

به سمت ابزارهای تشخیصی موبایل هدف قرار گرفته است

تیم IBM همچنین نشان داد كه از این نوع معماری می توان برای اندازه گیری واكنش های آنزیمی با توجه به كشف بیماری های مختلف (به عنوان مثال بیماری های ژنتیك) استفاده كرد. وی همچنین اثبات مفهوم برای روش تقویت DNA را نشان داد ، واکنشی که برای تولید نسخه هایی از بخش مشخصی از DNA از نمونه ، در دمای اتاق محیط استفاده می شود. این روش نیاز به یک تکنسین را برای انجام چرخه های مکرر گرمایش و سرمایش بر روی نمونه از بین می برد. یک نمونه قطره به دستگاه وارد می شود و آنالیز به صورت خودکار انجام می شود. این آزمایش احتمال استفاده آینده از این فرایند را برای توالی ژنهای DNA مرتبط با بیماری هایی مانند سرطان و شناسایی برخی ویروس ها نشان می دهد.

دکتر دلامارچ می گوید: "ما امیدواریم که فرایند ما تولید کنندگان آزمایشگاه را بر روی یک تراشه قادر سازد تا عملکرد تشخیصی بی سابقه ای داشته باشند ، و این محصولاتی با کاربرد آسان مانند کنتور گلوکز امروزه است."

سرانجام ، از آنجا که احتمالاً سیگنالهای بیوشیمیایی ثبت شده توسط این نوع تست توسط یک تلفن هوشمند خوانده می شوند و به یک بانک اطلاعات مرکزی ارسال می شوند ، این آزمایشات همچنین می توانند در آینده نقش مهمی در پایش بیماری همه گیر در مناطق دور افتاده و دور از مراکز پزشکی و غربالگری داشته باشند. در سطح ملی و بین المللی برای بیماری های مختلف.


الکترودها کنترل متوقف و کنترل مواد خوب را ارائه می دهند


اطلاعات بیشتر:
خود متصل به مواد خوب برای ارائه معرفهای پالس شکل ، طبیعت (2019) DOI: 10.1038 / s41586-019-1635-z، https://nature.com/articles/s41586-019-1635-z

ارسال شده توسط
پلی تکنیک مونترال




استناد:
تاشو یک قطره آب یک مشکل طولانی مدت در دستگاه های قابل حمل تشخیصی را حل می کند (2019 ، 9 اکتبر)
برگرفته در 9 اکتبر 2019
از https://phys.org/news/2019-10- طولانی مدت-portable-diagnostic-devices.html

این سند مشمول حق چاپ است. جدا از هرگونه معاملات منصفانه به منظور مطالعه و تحقیق خود ، خیر
بخشی را می توان بدون اجازه کتبی تکثیر کرد. محتوا فقط برای اهداف اطلاعاتی ارائه می شود.

نوشته های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن