آزمایشگاه لگویی هم ساخته شد! (+فیلم و عکس)

موبنا -محققان MIT مقاله‌ای را منتشر کرده‌اند مبنی بر اینکه چگونه از قطعات لگو برای ساخت یک آزمایشگاه کوچک استفاده کرده‌اند. این مقاله در زمینه ریزسیال‌شناسی منتشر شده در مجله Lab on a chip توضیح می‌دهد که چگونه دانشمندان یک آزمایشگاه مینیاتوری را برای انجام آزمایش‌های دستکاری جریان مایعات در مقیاس میلی‌لیتر ساخته‌اند.
این مطالعه که به نام “microfluidics” یا همان ریزسیال‌شناسی شناخته می‌شود، نیاز دانشمندان برای ساخت آزمایشگاهی جهت انجام آزمایشات ریزسیال را بر روی تراشه‌های دوبعدی مسطح توضیح می‌دهد که با کانال‌های کوچک و پورت‌هایی که پس از آن برای انجام عملیات، مانند مخلوط کردن، مرتب سازی، پمپاژ و ذخیره مایعات در حال جریان استفاده می‌شود، آزمایش می‌شوند.

ریزسیال‌شناسی یا میکروفلوئیدیک با رفتار، کنترل دقیق و نگهداری سیالاتی سر و کار دارد که به لحاظ هندسی به مقیاس کوچکی، معمولا زیر میلی‌متر، محدود شده‌اند.
میکروفلوئیدیک یک موضوع چند رشته‌ای است. رشته‌هایی مانند مهندسی، فیزیک، شیمی، بیوشیمی، فناوری نانو و بیوتکنولوژی با هدف طراحی سامانه‌های گوناگون با یکدیگر همکاری دارند.

میکروفلوئیدیک در ابتدای سال ۱۹۸۰ پدید آمد و در توسعه چاپگرهای جوهرافشان، تراشه‌های دی.ان.ای، فناوری “آزمایشگاه روی تراشه”(Lab On Chip) و فناوریهای‌های ریزگرمایی استفاده شد.
به‌طور معمول میکرو به معنی یکی از ویژگی‌های حجم کوچک، اندازه کوچک، مصرف پایین انرژی و اثرات دامنه میکروسکوپی است.

ریزسیال‌شناسی فعال به کنترل تعریف شده سیال‌کاری توسط اجزای فعال (میکرو) مانند ریزپمپ‌ها یا ریزدریچه‌ها اشاره دارد. میکروپمپ‌ها سیالات را با یک رفتار پیوسته ذخیره می‌کنند یا برای دوز استفاده می‌شوند. میکرودریچه‌ها جهت جریان یا شیوه حرکت مایعات پمپ شده را تعیین می‌کنند. اغلب فرایندهایی که به‌طور معمول در آزمایشگاه انجام می‌شوند، بر روی یک تراشه کوچک به منظور افزایش کارایی و تحرک و همچنین کاهش حجم نمونه و واکنش دهنده، به صورت مینیاتوری یا کوچک شده درآورده می‌شوند.
اما ساختن این آزمایشگاه‌های مقیاس‌کوچک دشوار، وقت‌گیر و پیچیده است. این مشکل، محققان MIT را به بررسی مواد جدید برای ساخت آزمایشگاه‌هایی که دقت و انسجام را ارائه می دهند، به سمت قطعات لگو هدایت کرد.

استفاده از لگو این امکان را می‌دهد که آزمایشات در سراسر جهان به یک فرمول انجام شوند، چرا که اندازه و مشخصات لگو جهانی است و در همه جا یکسان است.
“آناستازیا جان هارت”، استاد مهندسی مکانیک MIT می‌گوید: لگوها نمونه‌های جذاب دقیق و ماژولار در اشیاء هستند که روزانه با آنها سر و کار داریم.
البته دانشمندان MIT از کیت لگو به تنهایی برای انجام آزمایش استفاده نمی‌کردند؛ آنها مجبور بودند در قطعات لگو، کانال‌های دقیق بزنند تا مایعات بتوانند از آنها عبور کنند.

ایده درخشان لگو اجازه می‌دهد تا محققان به سرعت و با کارآمدی، آزمایشگاه را طراحی و بازسازی کنند.
“کریستال اوونز”، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک در MIT می‌گوید: شما پس از انجام تغییرات روی لگوها می‌توانید با استفاده از چیدن قطعات کنار هم مثل ساختن یک قلعه، یک سیستم ریزسیال بسازید.
وی افزود: ما امیدواریم در آینده، دیگران از لگوها برای ساخت یک کیت از ابزارهای میکروفلوئیدیک استفاده کنند.
البته استفاده از لگوها مضراتی هم دارد؛ به عنوان مثال، پلاستیکی بودن آن امکان آزمایش همه مایعات را فراهم نمی‌کند.
به طور کلی، ایده استفاده از یک ماده اولیه آماده برای حل مسائل، درب‌ها را برای همکاری آزمایشگاه‌های مختلف در زمینه ساخت آزمایشگاه‌های مقیاس‌کوچک که به سختی قابل ساخت هستند، باز می‌کند.

“جان هارت” همچنین مدیر آزمایشگاه تولید و بهره‌وری MIT است و سرپرست گروه مکانیک موسوم به “مکانوسینتزیس”(مکانیک ترکیبی) است و بر پژوهش‌های فرآیندهای تولید جدید تمرکز دارد.

وی دشواری توسعه آزمایشگاه‌های میکروفلوئیدیک را تجربه کرده و با “اوونز” همکاری کرده است تا راه حل دیگری پیدا کند.

“هارت” می‌گوید: در طول سال‌ها من در حال کار در زمینه میکروفلوئیدیک بوده‌ام و این واقعیت که ساختن دستگاه‌های میکروفلوئیدیک اغلب فرایندی سخت، وقت‌گیر و پیچیده است، انکارناپذیر است.

تحقیقات آنها باعث شد که به استفاده از قطعات لگو متمایل شوند، چرا که به اندازه تراشه‌هایی هستند که قبلا در ساختن آزمایشگاه مورد استفاده قرار می‌گرفتند.

“هارت” می‌گوید: از آنجا که لگوها بسیار ارزان قیمت، قابل دسترس و دارای اندازه‌های مختلف و تکرارپذیری در نصب، جداسازی و مونتاژ هستند، از خود پرسیدیم که آیا لگو می‌تواند راهی برای ایجاد یک جعبه ابزار از اجزای میکروفلوئید یا مایع باشد که خوشبختانه چنین بود.

منبع: ایسنا