Vědci vyvinuli tekutý čip, který může změnit laboratorní analýzu

- Technologie autor: Ladislav Loukota

Experimentální 3D tisk a čipová technologie postupují kupředu rychleji, než by si mnozí před pár let tipli. Nejnovější vynález z dílny laboratoře Berkeley tak přichází s 3D vytisknutým čipem sestaveným z několika tekutin, který se na povel dovede rekonfigurovat pro různé úkoly! Prozatím jde hlavně o testovací prototyp, v budoucnu by však jeho nástupce mohl sloužit jako víceúčelová mobilní laboratoř i producent nejrůznějších chemikálií. Jak to celé vlastně funguje? 

Vytisknutý 3D tekutý čip funguje na principu membrány rozdělující dvě tekutiny

Vytisknutý 3D tekutý čip funguje na principu membrány rozdělující dvě tekutiny,zdroj: YouTube.com

Abychom se dostali k tekutým čipům, bude užitečné k nim zamířit od kořenů technologie - totiž "orgánů na čipu". Většina lidí si dnes pod pojmem čip představí placku z polovodičů, která pohání naše počítače a telefony. A přesně o této technologii se nyní nebavíme. Orgány na čipu i tekuté čipy však ideově vycházejí z její základní definice: jedná o "placky" s nějakým druhem "obvodů", které provádějí určité operace.

Plíce na čipu se tak sestávají ze struktur vycházejících analogicky například z typů tkání uvnitř plic skutečných. Díky potisku z živých buněk tak můžou plíce na čipu (po omezený čas) skutečně dýchat a měřit poškození buněk poté, co je čip vystaven například vzdušnému znečištění. Technologie různých orgánů na čipu je tedy určena především jako náhrada za pokusná zvířata. Nejde tedy v žádném smyslu o nějaký druh umělých orgánů, které by bylo jednou možné transplantovat lidem.

Nejrůznější orgány na čipu nejsou sice zcela dokonalým ekvivalentem zvířat, lze je však produkovat masově a relativně snadno upravovat pro specifické výzkumné potřeby! Například SpaceX zanedlouho vynese celou paletu orgánů na čipu na Mezinárodní vesmírnou stanici. Zkoumat tu budou vliv kosmického prostředí na lidský organismus - studie navazuje na slavnou Twin Study a snaží se získat více dat podobného druhu.

Potenciální možnosti orgánů na čipu však poměrně nedávno přestaly dosahovat jenom na experimentální měření. Pokud orgány produkují hormony, mohly by totéž v menším produkovat i orgány na čipu? Přeci jenom, řada dnešních léků je již nyní výsledek geneticky upravených organismů. Mohly by orgány na čipu zajistit totéž, ale se snadnější rekonfigurovatelností? Nejspíše ano - ale proč se zastavovat u této možnosti? 

Tekutý čip

Jak vytisknout tekutiny

Nejnovější 3D vytisknutá "laboratoř na čipu" je tak sestavená ze dvou různých tekutin, které jsou natisknuty do skleněného substrátu obsahující jílové a polymerové nanočástice. V důsledku toho mezi tekutinami (v tomto případě vodou a olejem) vznikne velmi tenká, zhruba milimetrová membrána. Mezi oběma tekutinami tak vzniká jakýsi tunel.

Membrána udržuje obě tekutiny ve stavu podobnému pevnému skupenství, alespoň v rámci vztahu jedné tekutiny vůči druhé. Co je podstatnější, na specifický povel se však tento vztah může i změnit. Stěny membrány lze rekonfigurovat, a tím je možné zajistit, že čip může dostát zcela jinému úkolu.

Poprvé podobný koncept složený ze dvou tekutin vytiskli na Berkeley vědci Brett Helms a Thomas Russell. Ti nyní přišli i s koncepčními demonstracemi toho, že tekuté čipy mohou fungovat jako miniaturní chemické laboratoře (třeba pro analýzu drog) nebo chemické baterie. Nutno zmínit, že efektivita tekutých čipů pro tyto úkoly je zatím na míle vzdálená "běžným" zařízením určeným pro podobné úkony. Rozhodně nelze říct, že za dekádu budeme všichni nabíjet telefony na tekutých čipech, z kterých nám na povel vyjede prášek na bolest hlavy...

Potenciál technologie však něco takového jednou v daleké budoucnosti může přesto slibovat. "Forma a funkce tekutých čipů jsou omezeny pouze představivostí badatele," vysvětluje Helms. "Autonomní syntéza představuje rozvíjející se oblast zájmu v chemickém a materiálovém průmyslu, a naše technika pro 3D tekutý tisk by mohla pomoci hrát důležitou roli v dalším utváření tohoto oboru."

Informace zveřejnila Berkeley Lab

Tagy: 3D technologie věda a technika věda a poznání 3d tisk