میکروفلوئیدیک چیست ؟
میکروفلوئیدیک (microfluidic) به علم بررسی رفتار و حرکت ذرات در کانال‌هایی با ابعاد (حجم) میکرو گفته می شود. در این عمل، سیالات از کانال‌هایی با شکل‌های مختلف عبور داده میشوند. توسعه میکروفلوئیدیک از اواخر قرن 20 آغاز شد و توسط سیستم های میکروالکترومکانیکی گسترش یافت. با وجود اینکه علمی نوین و جدید به حساب می آید از جنبه های متفاوت، مورد توجه بسیاری قرار گرفته است و پیشرفت روزافزونی را داشته تا جایی که دانشمندان درصدد هستند تا اندام های مختلف انسان را بر روی این چیپ ها شبیه سازی کنند تا از هزینه های مازاد جهت انجام آزمایشات درونی بدن (in vitro) برحذر باشند.
میکروسیال در حقیقت هم به یک علم هم به یک فناوری اشاره می کند. در واقع میکروسیالات اساسا دستکاری مایعات در مقیاس میکرونی هستند. میکروسیالات برای اولین بار در علم میکروب شناسی به عنوان ابزاری برای تجزیه و تحلیل مورد استفاده قرار گرفتند.
تاریخچه
در ابتدا روشهای فتولیتوگرافی، مهم‌ترین کاندیدا برای ساخت تراشه‌های زیستی بودند و در ساخت آرایه‌های DNA مورد استفاده قرار گرفتند. با وجود پیشرفته بودن این فناوری، استفاده از آن در علوم زیستی محدودیت‌هایی ایجاد می‌کند. در سال ۱۹۹۸ مجموعه‌ای از تکنیک‌ها با نام لیتوگرافی نرم معرفی شدند که قادر به ایجاد الگوسازی در ابعاد میکرو هستند و از گسترش و تکامل روشهای قدیمی به دست آمده‌اند. همچنین با کوچک شدن ابزارها، نسبت سطح به حجم افزایش پیدا می‌کند و خصوصیات سطحی نقش مهمی را در کارایی ایفا خواهند کرد.
در سیستم‌های میکروسکوپی غالبا ایجاد تغییرات در خواص سطحی، در حد جزئیات مولکولی ضروری است، در ساخت تراشه‌ها نیز به منظور تنظیم ارتباطات زیستی لایه‌های از آلکان تیولات‌ها که بر روی صفحات طلا قرار دارند استفاده میشود. ادغام این دو روش نقش ممتازی در ایجاد میکروسیستم‌های قابل استفاده در زیست شناسی داشته است. در ساخت تراشه‌های میکروسیالی تنها شکل فیزیکی و محل قرارگیری کانال‌ها اهمیت ندارد. بلکه یک الگوی شیمیایی نیز باید وجود داشته باشد که مشخص می‌کند نمونه‌های پروتئینی یا سلولی در کدام بخش‌ها قرار بگیرند.
سطوح داخلی کانال‌ها باید به گونه‌ای طراحی شوند که بر اساس نیاز آزمایش، قسمت‌هایی قابل دسترس و جاذب برای پروتئین‌ها و سلول باشند؛ در حالی‌که سایر قسمت‌ها مانع اتصال شوند. به عنوان نمونه پروتئین‌ها توانایی اتصال به اغلب سطوح آب‌گریز را دارند، بنابراین با تغییر آب دوستی می‌توان سطوحی ایجاد کرد که برای پروتئین‌ها جاذب و یا غیرجاذب باشند. روش چاپ نرم توانایی ایجاد این الگوهای شیمیایی را دارد. از لایه‌های SAMs نیز برای ایجاد خواص مولکولی سطوح مانند رطوبت، چسبندگی، جذب پروتئین‌ها و اتصال سلول‌ها استفاده می شود.
جنس تراشه ها از چیست؟
یک دستگاه میکروسیالی، تراشه‌ای از جنس سیلیکون، شیشه یا الاستومر است که لوله‌هایی با ابعاد میکرونی در آن تعبیه شده و سیالات درون این لوله‌ها جریان پیدا میکنند. بر اساس نیاز می‌توان تراشه‌هایی طراحی کرد که عملیات مورد نظر در آزمایش‌های معمولی زیستی و پزشکی را در ابعاد کوچک انجام دهد. با توجه به مزایای فراوان سیستم‌های میکروسیالی و همچنین انعطاف‌پذیری بالای آن‌ها برای تولید ساختارهای جدید، آشنایی و ایجاد این فناوری در کشور امری ضروری به نظر می‌رسد.
برخی از روشهای متداول ساخت تراشه میکروفلوئیدیک عبارتند از:
• لیتوگرافی: این روش برای ساخت قالبهای محکم و دقیق از جنس شیشه، سیلیکون یا پلیمر استفاده میشود. در این روش، یک لایه حساس به نور روی بستر زده میشود و با استفاده از چاپگر گرافیک یا ماسک، الگوهای مورد نظر روشن یا تیره میشوند. سپس با حلال مناسب، قسمتهای نور دیده یا نور ندیده حذف میشوند و قالب با شکافهای مطابق با الگو باقی میماند.نده فلزات (مثلاً نقره) به صورت الکتروشیمیایی روی قالب لوله کشیده شده (مثلاً شیرینگ) رسوب داده میشود. سپس قالب لوله کشیده شده حذف میشود و قالب فلز با شکافهای مناسب باقی مانده است.
• پلاتینگ:پلاتینگ روشی است که با استفاده از چسبنده فلزات یا پلیمرها، قالب های میکروفلوئیدیک را تولید میکنند. در این روش، ابتدا یک قالب یا یک پلیمر قابل ذوب را با الگوی کانالهای مورد نظر حک میکنند. سپس با رسوب دادن فلز یا چسباندن پلیمر، قالب یا پلیمر قابل ذوب را پوشش میدهند. در نهایت، قالب را حذف میکنند و قالب میکروفلوئیدیک با شکافهای مناسب باقی مانده است. این روش برای ساخت قالبهای فلزی یا پلاستیکی مناسب است.
کیت های تجاری چیپ های میکروفلوئیدیک
چیپ های میکروفلوئیدیک برای استفاده تجاری و در کیت های تجاری ارائه می شوند. این کیت ها شامل چیپ های میکروفلوئیدیک، تجهیزات و مواد شیمیایی لازم برای انجام آزمایشات، و نرم افزارهای مورد نیاز برای تجزیه و تحلیل داده ها می باشند.
این کیت ها معمولاً در زمینه های مختلفی مانند تشخیص بیماری ها، بررسی وضعیت سلامتی، تحقیقات علمی و … استفاده می شوند. همچنین، بسیاری از شرکت های تولید کننده چیپ های میکروفلوئیدیک، نسخه های سفارشی از کیت های تجاری خود را برای مشتریان خود تولید می کنند، که بر اساس نیازهای خاص مشتریان طراحی شده اند.
استفاده از چیپ های میکروفلوئیدیک و کیت های تجاری مرتبط با آن، در تحقیقات علمی و درمان بیماری ها بسیار مفید است و به دلیل دقت بالا، سرعت بالا و نیاز به حجم کم نمونه، از این تکنولوژی برای تشخیص بیماری ها و بررسی وضعیت سلامتی استفاده می شود.
بیشتر بخوانید:دستگاه دیجیتال pcr
شرکت های تولید کننده کیت های میکروفلوئیدیک
در حال حاضر، بسیاری از شرکت های بزرگ و کوچک در حوزه تولید کیت های میکروفلوئیدیک فعالیت می کنند. در ادامه، به برخی از شرکت های معروف در این زمینه اشاره می کنیم:
1- Illumina: این شرکت آمریکایی بزرگ، که در سال 1998 تاسیس شده است، به عنوان یکی از بزرگترین تولیدکنندگان چیپ های میکروفلوئیدیک و کیت های مرتبط با آن شناخته می شود.
2- Bio-Rad: این شرکت آمریکایی در سال 1952 تاسیس شده و در زمینه تولید کیت های میکروفلوئیدیک و دستگاه های مرتبط، فعالیت می کند.
3- Agilent Technologies: این شرکت آمریکایی در سال 1999 تاسیس شده و در زمینه تولید چیپ های میکروفلوئیدیک و کیت های مرتبط با آن فعالیت می کند.
4- Fluidigm: این شرکت آمریکایی در سال 1999 تاسیس شده و در زمینه تولید دستگاه های میکروفلوئیدیک و کیت های مرتبط، فعالیت می کند.
5- Roche: این شرکت سوئیسی در سال 1896 تاسیس شده و در زمینه تولید کیت های میکروفلوئیدیک و دستگاه های مرتبط، فعالیت می کند.
6- Qiagen: این شرکت آلمانی در سال 1986 تاسیس شده و در زمینه تولید کیت های میکروفلوئیدیک و دستگاه های مرتبط، فعالیت می کند.
این شرکت ها فقط نمونه ای از شرکت های فعال در زمینه تولید کیت های میکروفلوئیدیک هستند و بسیاری شرکت های دیگر نیز در این زمینه فعالیت می کنند.
کلام آخر:
در این مقاله، اطلاعات جامع تری در مورد چیپ های میکروفلوئیدیک، نحوه ساخت و همچنین کیت های تجاری ذکر کردیم. برای خرید انواع کیت های استخراج و دستگاه های ترمال سایکلر PCR میتوانید با کارشناسان ما تماس حاصل فرمایید. مجموعه ماناتک با چند سال سابقه در خدمت شماست…
