میکروسیالات چیست؟
میکروسیالات (Microfluidics) به فیزیک و فناوری مربوط به جریان سیالات در ابعاد میکرومتری اشاره دارد. در این فناوری، سیالات در کانال‌هایی با ابعاد مینیاتوری (معمولاً در حدود میکرومتر) جریان می‌یابند و رفتار آنها در این مقیاس مورد بررسی قرار می‌گیرد.
میکروسیالات بر اساس اصول فیزیکی و مکانیک سیالات عمل می‌کند، به طوری که اندازه کوچک کانال‌ها و ساختارهای دستگاه‌های میکروفلویدیک باعث ایجاد جریان سیال با خواص خاص می‌شود. در این فناوری، می‌توان به طور دقیق جریان سیال را کنترل کرده، نمونه‌ها را جدا و ترکیب کرده، واکنش‌های شیمیایی را انجام داد و اندازه‌گیری‌های دقیقی از ویژگی‌های سیالات انجام داد.
از کاربردهای میکروسیالات می‌توان به آزمایشات بیولوژیکی و شیمیایی، تحلیل سلولی و ژنتیکی، تشخیص بیماری‌ها، تحقیقات دارویی، تحلیل مواد شیمیایی و بررسی رفتار سیالات در سیستم‌های بیولوژیکی اشاره کرد. همچنین، این فناوری در تولید حسگرها، سیستم‌های تجزیه و تحلیل، تولید انبوه و تجزیه و تحلیل نمونه‌های کم حجم نیز کاربرد دارد
پلتفرم‌های میکروسیالاتی سانتریفیوژی چیست؟
پلتفرم‌های میکروسیالاتی سانتریفیوژی (Centrifugal microfluidic platforms)، سیستم‌هایی هستند که برای مطالعه و کنترل جریان سیال در مقیاس میکروسکوپی با استفاده از نیروی سانتریفیوژ استفاده می‌شوند. در این پلتفرم‌ها، سیالات در کانال‌های میکرومتری در حضور نیروی سانتریفیوژ جابجا می‌شوند و عملیات مختلفی مانند مخلوط کردن، جداسازی و تجزیه و تحلیل انجام می‌شود.
در پلتفرم‌های میکروسیالاتی سانتریفیوژی، نیروی سانتریفیوژ باعث ایجاد گرادیان فشار و جریان در کانال‌های میکرومتری می‌شود. این گرادیان‌ها می‌توانند برای جداسازی اجزا مختلف سیال، مخلوط کردن مواد، ترکیب نمونه‌ها و انجام واکنش‌های شیمیایی استفاده شوند. همچنین، با تغییر سرعت چرخش و زمان مورد نیاز، می‌توان عملیات مختلفی را در این پلتفرم‌ها انجام داد.
از کاربردهای پلتفرم‌های میکروسیالاتی سانتریفیوژی می‌توان به تشخیص بیماری‌ها، تحلیل ژنتیکی و سلولی، تحقیقات در زمینه زیست‌فناوری و پزشکی، تحقیقات دارویی و تجزیه و تحلیل سیستم‌های بیولوژیکی اشاره کرد. این پلتفرم‌ها به دلیل سادگی عملکرد، کنترل دقیق جریان سیال و قابلیت اتصال به سیستم‌های تجزیه و تحلیل مختلف، به عنوان یک ابزار قدرتمند در تحقیقات بیولوژیکی و پزشکی استفاده می‌شوند.
پلتفرم‌های میکروسیالاتی سانتریفیوژی و جریان آرام تحت‌فشار چیست؟
پلتفرم‌های میکروسیالاتی سانتریفیوژی و جریان آرام تحت‌فشار، پلتفرم‌هایی هستند که برای مطالعه و تحلیل رفتار میکروسیالات در شرایط سانتریفیوژی و جریان آرام تحت‌فشار استفاده می‌شوند.
در پلتفرم سانتریفیوژی، نمونه‌ها به سرعت بالا به چرخش درمی‌آیند تا نیروی سانتریفیوژی بر روی آنها اعمال شود. این نیرو باعث جدایش مواد بر اساس تراکم آنها می‌شود. این پلتفرم برای جداسازی و تحلیل مواد مختلف مانند سلول‌ها، پروتئین‌ها و نانوذرات استفاده می‌شود.
در پلتفرم جریان آرام تحت‌فشار، سیال به صورت آهسته و بدون نیروی سانتریفیوژی از طریق سیستم عامل جابجایی می‌شود. این پلتفرم برای بررسی جریان و تفاوت‌های دینامیکی در سیالات استفاده می‌شود. از جمله کاربردهای آن می‌توان به تحلیل جریان خون در سیستم‌های بیولوژیکی و بررسی رفتار سیالات در دستگاه‌های میکروفلویدیک اشاره کرد.
تحلیل جریان خون در سیستم‌های بیولوژیکی چیست؟
تحلیل جریان خون در سیستم‌های بیولوژیکی به مطالعه و تحلیل رفتار خون در عروق و سیستم‌های عصبی و قلبی-عروقی اشاره دارد. این تحلیل می‌تواند اطلاعات مفیدی درباره عملکرد سیستم‌های بیولوژیکی و ارتباط آنها با بیماری‌ها و نقص‌های عملکردی ارائه دهد.
تحلیل جریان خون در سیستم‌های بیولوژیکی می‌تواند شامل اندازه‌گیری سرعت جریان خون، تراکم خون، فشار خون و الگوی جریان خون باشد. از تکنیک‌های مختلفی برای انجام این تحلیل استفاده می‌شود، از جمله اندازه‌گیری با استفاده از دستگاه‌های فلومتری، سیستم‌های تصویربرداری پیوسته و سیستم‌های تصویربرداری مقطعی.
تحلیل جریان خون در سیستم‌های بیولوژیکی می‌تواند به درک بهتر عملکرد قلب، ارتباط بین جریان خون و بیماری‌های قلبی-عروقی، تشخیص بیماری‌های عروقی مانند تصلب شریان‌ها و تشخیص و پیش‌بینی بیماری‌های عروق محیطی کمک کند. همچنین، این تحلیل می‌تواند در بررسی عملکرد سیستم عصبی و تأثیر آن بر رفتار جریان خون در سیستم‌های بیولوژیکی نیز مفید باشد.
دستگاه‌های میکروفلویدیک چیست؟
دستگاه‌های میکروفلویدیک (Microfluidic devices)، سیستم‌هایی هستند که برای مطالعه و کنترل جریان سیالات در مقیاس میکروسکوپی استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها از ساختارهای کوچک و مینیاتوری تشکیل شده‌اند که به اندازه میکرومتر در ابعاد خطی ترتیب دارند.
دستگاه‌های میکروفلویدیک عموماً از چندین کانال و راهبردهای مختلف برای جابجایی سیال استفاده می‌کنند. این کانال‌ها می‌توانند به صورت مستقیم یا با استفاده از سیستم‌های میکرو پمپینگ، الکتروفورز و اثر کاپیلری نمکی کنترل شوند.
از دستگاه‌های میکروفلویدیک در بسیاری از حوزه‌ها استفاده می‌شود، از جمله آزمایشات بیولوژیکی و آنالیز سلولی، تحقیقات در زمینه آنالیز ژنتیکی و پروتئومیک، تجزیه و تحلیل سیستم‌های بیولوژیکی، تحقیقات دارویی و تحلیل مواد شیمیایی.
از مزیت‌های دستگاه‌های میکروفلویدیک می‌توان به مصرف کمتر سیال، زمان و هزینه کمتر تحلیل، قابلیت تحلیل همزمان چندین نمونه و قابلیت اتصال به سیستم‌های تصویربرداری و اندازه‌گیری مختلف اشاره کرد.
بررسی رفتار سیالات در دستگاه‌های میکروفلویدیک چیست؟
بررسی رفتار سیالات در دستگاه‌های میکروفلویدیک به مطالعه و تحلیل جریان سیالات در مقیاس میکروسکوپی می‌پردازد. در این دستگاه‌ها، سیال به صورت میکرومتری در کانال‌های مینیاتوری جابجا می‌شود و رفتار آن در این مقیاس مورد بررسی قرار می‌گیرد.
دستگاه‌های میکروفلویدیک امکان کنترل دقیق بر جریان سیال را فراهم می‌کنند. با استفاده از این دستگاه‌ها، می‌توان نرخ جریان، تراکم و توزیع سیال را در کانال‌های میکرومتری مورد بررسی قرار داد. همچنین، می‌توان با استفاده از دستگاه‌های میکروفلویدیک رفتار سیالات در شرایط مختلفی مانند جریان لامینار، جریان ترکیبی، جریان دوفازی و جریان دینامیکی را بررسی کرد.
بررسی رفتار سیالات در دستگاه‌های میکروفلویدیک می‌تواند به درک و بهبود فرآیندهای مختلف مانند تجزیه و تحلیل سلولی، تشخیص بیماری‌ها، آزمایشات دارویی و تحقیقات علمی کمک کند. علاوه بر این، این بررسی می‌تواند در طراحی و بهینه‌سازی سیستم‌های میکروفلویدیک و انتقال فناوری به سیستم‌های بزرگتر نیز مفید باشد.
معرفی چالش طراحی و تولید زیرساخت‌ها و ابزارهای آزمون‌های تشخیص بر بالین (POCT)
در گذشته انجام تستهای آزمایشگاهی صرفاً در آزمایشگاه‌های تشخیصی و با صرف وقت توسط افراد متخصص انجام می‌شد و این امر تشخیص سریع توسط پزشک و شروع درمان را تحت تأثیر قرار می‌داد. در دو دهه گذشته به لطف پیشرفت‌های فناوری تلاش‌های صورت گرفته برای راحت‌تر و سریع‌تر کردن آزمایش‌ها به ثمر نشسته است و موجب معرفی نوعی از تستهای تشخیصی شده است که بدون نیاز به تجهیزات گران‌قیمت آزمایشگاهی و کاربر متخصص، سریع و آسان در کنار بالین بیمار قابل انجام هستند. این نوع تست‌ها که تستهای تشخیص بر بالین یا POCT نامیده می‌شوند؛ در دنیا نوین هستند و تاکنون اغلب انواع ابتدایی آن، مانند دستگاه اندازه‌گیری قند خون به‌طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است.
با این‌حال شرکتهای بسیاری در دو دهه گذشته درحال‌توسعه و ارائه محصولات نوین در این حوزه هستند. در این میان پاندمی کووید-۱۹ نیز موجب شد اهمیت و قابلیت‌ها‌ی این سیستم‌ها بیش‌ازپیش موردتوجه قرار بگیرد و شرکتهای بسیاری در تولید و توسعه‌ی این محصولات سرمایه‌گذاری کنند.
در ایران، با وجود ساخت کیت‌های متنوع از نوع تجهیزات پزشکی تشخیصی (IVD)، فناوری ساخت محصولات تشخیص بر بالین به‌قدر کافی توسعه نیافته است و تا به امروز، تنها دستگاه اندازه‌گیری قند خون و تستهای تشخیص سریع برای تعداد محدودی نشانگر هدف در ایران ساخته و تجاری‌سازی شده است. ورود به‌موقع به بازار این محصولات و جبران فاصله به وجود آمده، مستلزم آگاهی از روند توسعه فناوری‌ها و محصولات این حوزه در دنیا و نیازمند سیاست‌گذاری برای توسعه محصولات تشخیص بر بالین در کشور است.
از این‌رو ستاد ویژه توسعه فناوری نانو و میکرو در برنامه میکرو بر اساس بررسی‌های صورت گرفته در اولین فراخوان خود، حوزه آزمون‌های تشخیص بر بالین را انتخاب کرده است. بدین منظور از صاحبان ایده، محققان، فناوران و شرکتهای دانش‌بنیان و فناور کشور دعوت می‌نماید تا طرح‌های خود را باتوجه‌به شرح نیازمندی و الزامات مطرح شده از طریق سایت innoten.ir ارسال نمایند.
مشاهده چالش طراحی و تولید زیرساخت‌ها و ابزارهای آزمون‌های تشخیص بر بالین (POCT)
نظر شما درباره فناوری تکثیر نوکلئیک اسید چیست؟ در صورتی که نظری درباره این موضوع دارید، خوشحال میشویم آن را با در میان بگذارید. همچنین در صورت تمایل می‌توانید صفحه اینستاگرام اینوتن را دنبال کنید تا از اطلاع رسانی آخرین چالش‌های در حال ثبت نام باخبر شوید.