میکروفلوئیدیک چیست ؟
چیپ های میکرو فلوئیدیک یا چیپ‌هایMF (Microfluidic chips)، دستگاه‌های (قطعات) کوچک و کامپیوتری هستند که از ساختارهای میکروفلوئیدیک برای کنترل و جابجایی سیالات در سطح میکروسکوپی استفاده می‌کنند. این چیپ‌های کوچک معمولاً از چندین لایه پلیمری یا شیشه‌ای تشکیل شده‌اند که در آنها کانال‌های بسیار ریز و حفراتی وجود دارد که حجم کمی از سیالات را در خود نگه می‌دارند. با استفاده از میکروفلوئیدیک، می‌توان سیالات را به راحتی جابجا کرده و هدایت کرد.
ساخت چیپ های میکروفلوئیدیک
برای ساخت چیپ های میکروفلوئیدیک، ابتدا یک طرح سه بعدی از مدار و میکروکانال ها طراحی می شود. سپس این طرح با استفاده از تکنیک های لیتوگرافی و پردازش سطح، به روی یک تراشه سیلیکونی (یا گلاس) ایجاد می شود. در مرحله بعد، سطح تراشه با استفاده از تکنیک های شیمیایی و فیزیکی، پوشش داده می شود تا میکروکانال ها و قسمت های دیگر تراشه به درستی کار کنند. سپس درون تراشه از طریق فرآیندی به نام “باز کردن سوراخ”، کانکتورهای مورد نیاز برای اتصال تراشه به سیستم های خارجی به سطح تراشه اضافه می شوند.
در مرحله بعد، میکروکانال ها و فضاهای مورد نیاز برای نمونه گیری، اندازه گیری و تحلیل روی تراشه ایجاد می شوند. این کار با استفاده از تکنیک های لیتوگرافی دوبعدی و سه بعدی انجام می شود. در نهایت، برای اتصال تراشه به سیستم های خارجی، کانکتورهای مورد نیاز به سطح تراشه متصل می شوند. برای دستیابی به عملکرد بهینه، چیپ های میکروفلوئیدیک باید با دقت بالا ساخته شوند و از اجزای با کیفیت و با دقت بالا تشکیل شوند.
مهم ترین مزایای میکروفلوئیدیک :
ارزان بودن،
قابلیت حمل،
سهولت در ساخت،
سرعت و حساسیت بالا،
استفاده آسان توسط تمام کاربران،
کاهش مداخلات انسانی و خطاهای ناشی از آن
مهم تر از همه مصرف مواد کمتر که در مقایسه با روش های سنتی صد تا هزار برابر نمونه کمتری مصرف می شود، می باشند. امکان انجام سنجش ها به صورت موازی و همزمان در روی یک چیپ، انتقال حرارتی بالا، قوی تر بودن میدان الکتریکی که جابجایی سریع تر ذرات را بدنبال دارد و افزایش نسبت سطح به حجم که امکان تماس بیشتر واکنش دهنده ها و مواد را فراهم می کند موجب کاهش زمان مصرفی در این روش شده است که به همراه مصرف بهینه مواد نقش بسزایی را در اقتصادی بودن این روش ایفا می کند.
تست های تشخیصی قابل انجام با چیپ های میکروفلوئیدیک
چیپ های میکروفلوئیدیک یک ابزار قدرتمند برای تشخیص بیماری ها و بررسی وضعیت سلامتی هستند. تعداد زیادی از تست های تشخیصی می توانند با استفاده از این چیپ ها انجام شوند. در زیر، تعدادی از تست های تشخیصی میکروفلوئیدیک را ذکر می کنیم:
1- تست تشخیصی بیماری های عفونی: با استفاده از چیپ های میکروفلوئیدیک، می توان بیماری های عفونی را تشخیص داد. برخی از مثال های این تست ها شامل تشخیص ویروس های هپاتیت، HIV، سل، لیشمانیوز و بیماری های تنفسی مانند کرونا و آنفولانزا است.
2– تست تشخیصی بیماری های ژنتیکی: با استفاده از چیپ های میکروفلوئیدیک، می توان بیماری های ژنتیکی را تشخیص داد. برخی از مثال های این تست ها شامل تشخیص بیماری های مانند بیماری های خونی مانند تالاسمی و سیکل هموگلوبینی، بیماری های موروتونی و سندرم داون هستند.
3- تست تشخیصی سرطان: با استفاده از چیپ های میکروفلوئیدیک، می توان سرطان را تشخیص داد. برخی از مثال های این تست ها شامل تشخیص سرطان پستان، سرطان پروستات، سرطان ریه و سایر بیماری های سرطانی هستند.
چیپ‌های میکروفلوئیدیک به عنوان یک ابزار قدرتمند در تشخیص سرطان مورد استفاده قرار می‌گیرند. این چیپ‌ها به منظور تشخیص سرطان از روش‌های مختلفی استفاده می‌کنند که در زیر به برخی از این روش‌ها اشاره می‌کنیم:
بیشتر بخوانید:دستگاه دیجیتال pcr
الکترودهای میکروفلوئیدیک (Microfluidic electrodes): در این روش، الکترودها بر روی سطح چیپ قرار می‌گیرند و به کمک آنها جریان الکتریکی را از طریق سلول‌های سرطانی و غیرسرطانی عبور می‌دهیم. با توجه به اختلاف در خاصیت الکتریکی بین سلول‌های سرطانی و غیرسرطانی، تغییراتی در جریان الکتریکی به وجود می‌آید که می‌تواند به تشخیص سلول‌های سرطانی کمک کند.
سامانه‌های تشخیص برپایه بایوسنسور (Biosensor-based detection systems): در این روش، بایوسنسورهایی بر روی سطح چیپ قرار می‌گیرند که قادر به تشخیص برخی از مولکول‌های موجود در سلول‌های سرطانی هستند. با اندازه‌گیری تغییرات در سیگنال بایوسنسور، می‌توان سلول‌های سرطانی را تشخیص داد.
استفاده از نانوذرات (Nanoparticle-based detection systems): در این روش، نانوذراتی مانند نانوذرات طلا برای تشخیص سلول‌های سرطانی استفاده می‌شوند. با تغییراتی در خواص نوری نانوذرات در حضور سلول‌های سرطانی، می‌توان سلول‌های سرطانی را تشخیص داد.
این روش‌های تشخیص سرطان با استفاده از چیپ‌های میکروفلوئیدیک، دقت بالا و زمان پاسخ‌گویی سریعی را به همراه دارند و به دلیل کوچک و قابل حمل بودن چیپ، می‌توانند در تشخیص سرطان در محل و در زمانی کوتاه مورد استفاده قرار گیرد.
4– تست تشخیصی بیماری های قلبی: با استفاده از چیپ های میکروفلوئیدیک، می توان بیماری های قلبی را تشخیص داد. برخی از مثال های این تست ها شامل تشخیص بیماری های قلبی مانند اختلالات ریتم قلب، آنژین صدری و سایر بیماری های قلبی هستند.
5- تست تشخیصی بیماری های عصبی: با استفاده از چیپ های میکروفلوئیدیک، می توان بیماری های عصبی را تشخیص داد. برخی از مثال های این تست ها شامل تشخیص بیماری های عصبی مانند آلزایمر و پارکینسون هستند.
هزینه ساخت چیپ های میکروفلوئیدیک
به طور کلی، هزینه ساخت چیپ های میکروفلوئیدیک برای یک طرح نیاز به تحلیل مالی دقیق دارد و ممکن است تبدیل به یک پروژه گرانقیمت شود. در حالی که چیپ های میکروفلوئیدیک با حجم کوچک، قابل حمل و با قابلیت انجام آزمایش های زیاد، مزایای بسیاری دارند، اما به دلیل هزینه بالای ساخت و توسعه، بیشتر در تحقیقات علمی و برای کاربردهای خاص استفاده می شوند.
دستگاه های مورد نیاز برای انجام تست با چیپ ها
برای انجام تست با چیپ های میکروفلوئیدیک، یک سیستم تحلیلی مورد نیاز است که شامل دستگاه های زیر می باشد:
1- دستگاه خوانش چیپ (Chip Reader): این دستگاه برای خواندن سیگنال های تولید شده توسط چیپ های میکروفلوئیدیک و تشخیص نمونه های موجود در آن استفاده می شود.
2- دستگاه ترموسایکلر (Thermal Cycler): این دستگاه برای انجام واکنش های PCR (Polymerase Chain Reaction) و تکثیر DNA نمونه های موجود در چیپ های میکروفلوئیدیک استفاده می شود.
3- دستگاه تصویربرداری (Imaging System): این دستگاه برای تصویربرداری از چیپ های میکروفلوئیدیک و تشخیص نمونه های موجود در آن استفاده می شود.
4- دستگاه های الکترونیکی (Electronic Devices): این دستگاه ها برای کنترل و ارتباط با دستگاه های دیگر استفاده می شوند.
همچنین، بسیاری از شرکت های تولید کننده چیپ های میکروفلوئیدیک، پکیج های کاملی را برای انجام آزمایشات با چیپ های خود ارائه می دهند که شامل دستگاه های مذکور و نرم افزارهای مورد نیاز برای تحلیل داده های تولید شده توسط چیپ ها می باشد.
کلام آخر:
ما در این مقاله سعی کردیم تا شما را با چیپ های میکروفلوئیدیک و انواع کاربردها و مزایا آشنا کنیم، جهت دریافت اطلاعات کامل تر مقاله 2 را مطالعه بفرمایید و در صورت کسب اطلاعات در مورد محصولات و خدمات شرکت با ما تماس حاصل فرمایید. شرکت ماناتک، به صورت تخصصی در راستای مشاوره و خدمات مولکولی در خدمت شماست.
