Laboratorium medyczne w pudełku od zapałek
Medyczne laboratorium analityczne kojarzy nam się z pomieszczeniami pełnymi probówek, z mnóstwem skompilowanych i drogich aparatów i urządzeń. I personelem, który potrzebuje dużej wiedzy i doświadczenia, żeby z tego całego sprzętu korzystać. I tak to obecnie wygląda, ale naukowcy spodziewają się, że kiedyś duże laboratorium zmieści się w walizce, a małe... w pudełku od zapałek. I krok po kroku zbliżają się do tego celu.
Prace nad miniaturyzacją diagnostyki trwają między innymi na Wydziale Inżynierii Biomedycznej na Uniwersytecie Michigan. Shu Takayama, współpracownik wydziału, skonstruował ze swoim zespołem zintegrowany, miniaturowy układ pozwalający sterować przepływem cieczy w prosty sposób, identyczny z tym, w jaki elektroniczne układy scalone sterują przepływem prądu elektrycznego. Nie jest przy tym potrzebne żadne sterowanie z zewnątrz.
We współczesnych podobnych systemach konieczne są zewnętrzne systemy sterowania ciśnieniem i przepływem cieczy. Potrzebna jest cała zewnętrzna, rozbudowana maszyneria - mówi prof. Takayama. - W ten sposób działały układy elektroniczne sto lat temu. Potem, z wynalezieniem układów zintegrowanych - scalonych, „myślenie" wbudowano w same układy, to był przełom, który umożliwił powstanie komputerów osobistych.
Dziś takim samym przełomem ma być układ „lab-on-a-chip" skonstruowany na wydziale prof. Shu Takayamy. Skoro komputery przeniosły się z ogromnych hal pod nasze biurka, a potem do kieszeni, to czy możliwa jest taka sama miniaturyzacja aparatury diagnostycznej? Autor projektu uważa, że tak i to właśnie jest jego celem: miniaturyzacja, która pozwoli ciężką aparaturę zmieścić w urządzeniu mierzonym w centymetrach.
Zintegrowanie wielu funkcji laboratoryjnych na pojedynczym, efektywnym układzie pozwala wykonywać badania przy użyciu daleko mniejszych próbek. Zarazem można wykonywać wiele testów jednocześnie, wystarczy umieścić na czipie odpowiednie systemy. Szybkie wykrywanie oznak choroby, bakterii i wirusów, toksycznych substancji, chemicznego składu żywności - to tylko niektóre z możliwych zastosowań.
Wynalazek Takayamy to milowy krok w tym kierunku. Umieszczenie na jednym czipie miniaturowych systemów hydraulicznych i elektrycznych oraz połączenie ich w działający układ jest przełomem. Zarazem układ używa standardowych i konwencjonalnych technik, dzięki czemu jest zgodny z obecnie istniejącymi, funkcjonującymi już systemami analitycznymi, z którymi może być bezproblemowo łączony.
Wiele osób widziało jak wygląda współczesny glukometr - urządzenie, które pozwala osobom chorym na cukrzycę szybko i łatwo mierzyć poziom cukru we krwi. Obecnie taki glukometr kosztuje kilkadziesiąt złotych, mieści się w kieszeni, a obsługiwać go może każdy, kto przeczyta instrukcję. Podobny aparat wykonujący pełną analizę krwi, wykrywający toksyny w organizmie, identyfikujący groźne bakterie i wirusy - to wizja całkowicie realna, choć oczywiście dzielą nas jeszcze lata od jej realizacji. To już kwestia nie „czy", ale „kiedy".
Pisaliśmy niedawno o planach amerykańskiego Departamentu Bezpieczeństwa Krajowego, który chce w przyszłości umieścić w każdym telefonie komórkowym system wykrywający skażenia powietrza. Dzięki właśnie takim pracom, jak prototypowy układ michigańskiego Wydziału Inżynierii Biomedycznej, takie wizje szybko przybliżają się do realizacji.
Komentarze (0)