Điều khiển được hạt nước trên bảng mạch, phòng thí nghiệm MIT tạo ra cách điều chế thuốc đột phá ít tốn kém hơn nhiều trước đây

Điều khiển được hạt nước trên bảng mạch, phòng thí nghiệm MIT tạo ra cách điều chế thuốc đột phá ít tốn kém hơn nhiều trước đây
Theo: Dink Theo Trí Thức Trẻ
Thể loại: Khoa Học Công Nghệ
Một cách thức thực hiện công nghệ kênh dẫn vi lưu khác, cho phép ta có thể thực hiện những thử nghiệm sinh học hiệu quả và bớt tốn kém hơn.

Các nhà nghiên cứu tại MIT phát triển thành công một phần cứng sử dụng trường điện từ để di chuyển những hạt nước – những hạt có thể là dung dịch hóa học hoặc sinh học – xung quanh một bề mặt. Làm được điều này, họ sẽ có thể tiến hành thử nghiệm hàng ngàn bài thử nghiệm phản ứng cùng một lúc.

Họ coi hệ thống này là một phương án thay thế cho các thiết bị kênh dẫn vi lưu vẫn được sử dụng trong nghiên cứu sinh học.

Điều khiển được hạt nước trên bảng mạch, phòng thí nghiệm MIT tạo ra cách điều chế thuốc đột phá ít tốn kém hơn nhiều trước đây - Ảnh 1.

Bảng mạch thử nghiệm do MIT chế tạo. Ảnh Jimmy Day - MIT.

Trong cách thức cũ, cách thức sử dụng kênh dẫn vi lưu, thì dung dịch sinh học sẽ được bơm qua một hệ thống kênh dẫn hiển vi, được nối với nhau bởi những van cơ họ. Còn cách thức mới, dịch chuyển hạt nước bằng điện trường theo một khuôn mẫu tạo sẵn, sẽ cho phép việc thực hiện thử nghiệm hiệu quả hơn, rẻ hơn và làm được với quy mô lớn hơn.

"Hệ thống kênh dẫn vi lưu truyền thống sử dụng ống dẫn, van và bơm", Udayan Umapathi, nhà nghiên cứu tại MIT Media Lab và cũng là trưởng ban nghiên cứu hệ thống mới này, nói. "Điều này có nghĩa là chúng là hệ thống cơ học, có thể hỏng bất kì lúc nào. Tôi để ý thấy vấn đề này từ 3 năm trước, khi mà phải ngồi trông những cái máy này để đảm bảo rằng chúng sẽ không phát nổ mất".

"Sinh học đang phát triển ngày một phức tạp, chúng ta cần những công nghệ có thể khéo léo điều khiển những hạt dung dịch nhỏ hơn nữa", nhà nghiên cứu Umapathi nói. "Bơm, van và ống dẫn nhanh chóng trở nên quá phức tạp. Với cỗ máy mà tôi đã từng dựng nên, thì mất một tuần để hoàn thiện 100 khớp nối. Cứ thử nâng con số lên hàng triệu kết nối mà xem, bạn sẽ không thể làm việc đó bằng tay được".

Điều khiển được hạt nước trên bảng mạch, phòng thí nghiệm MIT tạo ra cách điều chế thuốc đột phá ít tốn kém hơn nhiều trước đây - Ảnh 2.

Udayan Umapathi, nhà nghiên cứu tại MIT Media Lab. Ảnh: Jimmy Day - MIT.

Nhưng với hệ thống mới này, hàng ngàn hạt dung dịch có thể nằm lên trên bề mặt thiết bị, tự động di chuyển để thực hiện những thử nghiệm sinh học.

Hệ thống bao gồm phần mềm cho phép người dùng có thể mô tả thí nghiệm mà họ định làm. Phần mềm sẽ tự động tính toán đường di chuyển của những hạt dung dịch trên bề mặt hệ thống, tìm ra đường đi và căn thời gian chuẩn xác để có một thử nghiệm thành công.

"Người thực hiện sẽ nêu rõ những yêu cầu của thí nghiệm này – ví dụ, cần hòa lẫn chất A và chất B với lượng như thế này và ủ trong khoảng thời gian này, rồi sẽ hòa với chất C. Người thực hiện không cần phải chỉ rõ đường chảy của hạt dung dịch hay cần phải hòa các chất ở đâu, bởi phần mềm tính toán hết rồi".

Điều khiển được hạt nước trên bảng mạch, phòng thí nghiệm MIT tạo ra cách điều chế thuốc đột phá ít tốn kém hơn nhiều trước đây - Ảnh 3.

Những hạt nước nằm trên bảng mạch. Ảnh: Udayan Umapathi - MIT.

Suốt 10 năm qua, các nhóm nghiên cứu khác đã tiến hành thử nghiệm "kênh dẫn vi lưu điện tử", sử dụng điện để điều khiển hạt dung dịch nhằm thực hiện thử nghiệm sinh học. Nhưng những con chip mà họ sử dụng đều là những công nghệ tiên tiến nhất mà lại còn cần một môi trường được kiểm soát chặt chẽ - một phòng sạch. Umapathi cùng các cộng sự của mình tập trung vào việc giảm chi phí xuống. Thiết bị mẫu của họ chỉ là một bảng mạch nhựa thông thường.

Một trong những chướng ngại vật lớn nhất là phải phủ một lớp vật liệu lên bảng mạch này để giảm ma sát, cho phép hạt vật chất có thể thoải mái di chuyển và không dích vào bảng mạch, ảnh hưởng đến các thử nghiệm tiếp theo. Bảng mạch sẽ gồm những dãy điện cực, trên bảng sẽ là một lớp phủ chống nước với các hạt chống nước hình cầu, chỉ cao có 1 micromet.

Bởi bản chất chống nước của bề mặt bảng mạch, hạt nước nếu không bị ảnh hưởng bởi yếu tố khác sẽ luôn ở trạng thái hình cầu. Khi đưa điện vào trong những điện cực trên bảng, hạt nước sẽ bị kéo dẹp xuống, dính xuống bảng mạch. Nếu không có điện, hạt nước sẽ lại tiếp tục trôi. Các điện cực bật lên và tắt đi liên tục sẽ khiến hạt dung dịch trôi trên bề mặt bảng mạch.

Điều khiển được hạt nước trên bảng mạch, phòng thí nghiệm MIT tạo ra cách điều chế thuốc đột phá ít tốn kém hơn nhiều trước đây - Ảnh 4.

Nhà nghiên cứu Umapathi đang đặt hạt nước lên bảng mạch. Ảnh: Jimmy Day - MIT.

Việc di chuyển hạt dung dịch cần tới điện áp cao, khoảng 95-200 volt. Nhưng thỉnh thoảng, thiết bị của MIT sẽ chuyển hóa giữa tín hiệu điện áp cao và tần số thấp (1 kilohertz) và tín hiệu điện áp thấp 3,3 volt và tần số cao (200 kilohertz). Dựa vào tần số cao, hệ thống sẽ xác định vị trí của hạt dung dịch, về cơ bản là công nghệ này cũng giống màn hình điện thoại.

Nếu như hạt dung dịch trôi chưa đủ nhanh, hệ thống sẽ tự động đẩy mạnh điện áp của tín hiệu tần số thấp. Từ tín hiệu cảm biết, hệ thống cũng đo được dung tích của hạt dung dịch, công với thông tin về vị trí, nó sẽ theo dõi được quá trình phản ứng của các chất.

Nhà nghiên cứu Umapathi tin rằng kênh dẫn vi lưu điện tử sẽ giảm thiểu giá thành sản xuất trong ngành công nghiệp sinh học. Đơn cử, công ty dược khi nghiên cứu thuốc sẽ dùng hàng chục cho tới hàng trăm ống hút pipet gắn vào robot, chỉ dùng được trong khoảng 1 tuần là các ống hút sẽ trở thành vô dụng. Đây chính là lý do tại sao việc nghiên cứu thuốc mới lại đắt đỏ đến thế.

Nhà sáng lập và cũng là CEO của BioBright, công ty phát triển hệ thống thông tin phân chia tài nguyên dữ liệu giữa các thử nghiệm sinh học, có đôi lời: "Trong vòng 15, 20 năm qua, xu hướng trong nghiên cứu thuốc luôn là hướng tới khối lượng nhỏ hơn, bởi lẽ chúng có khả năng làm được nhiều việc hơn. Cái cách mà anh Udayan thực hiện kênh dẫn vi lưu điện tử là cách ít tốn kém hơn, lại thực hiện được trên một mặt phẳng chứ không còn bị kẹp nữa. Anh đã làm tốt hơn những người tiền nhiệm rất nhiều. Thật thú vị khi anh ấy làm được không những với điện áp thấp hơn, mà lại làm được với chỉ một bảng điện cực duy nhất"

Nghiên cứu: Uống bia, rượu dù ít hay nhiều vẫn có tác hại rất xấu đến sức khỏe

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Nghiên cứu: Uống bia, rượu dù ít hay nhiều vẫn có tác hại rất xấu đến sức khỏe
Nghiên cứu cho thấy chỉ riêng năm 2016 đã có xấp xỉ 3 triệu cái chết liên quan đến đồ uống có cồn. Ngoài ra, 12% tổng số nam giới tử vong trong độ tuổi từ 15 đến 49 có "dính lứu" đến bia rượu.

Đây là luật sư cứng nhất 2018: chi 14 tỷ mua xe tăng về đặt cạnh nhà ngắm chơi, bị dọa kiện bắt dời đi cũng không sợ

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Đây là luật sư cứng nhất 2018: chi 14 tỷ mua xe tăng về đặt cạnh nhà ngắm chơi, bị dọa kiện bắt dời đi cũng không sợ
Các phóng viên đã hỏi phản ứng của những người hàng xóm để xem liệu có bao nhiêu người cảm thấy phiền hà vì một chiếc xe tăng xuất hiện trên đường phố. Tuy vậy, tất cả những người được hỏi đều hài lòng và thích thú chụp ảnh cùng chiếc xe tăng.

Nhỏ giọt nước sạch nhất thế giới lên bề mặt hợp chất sạch nhất thế giới để xem nó có bị bẩn hay không

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Nhỏ giọt nước sạch nhất thế giới lên bề mặt hợp chất sạch nhất thế giới để xem nó có bị bẩn hay không
Và kết quả làm bất ngờ giới khoa học.

Tìm thấy xác ngựa non tuổi đời 40.000 năm vẫn còn gần như nguyên vẹn tại Siberia

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Tìm thấy xác ngựa non tuổi đời 40.000 năm vẫn còn gần như nguyên vẹn tại Siberia
Con ngựa con chỉ mới 2 - 3 tháng tuổi khi nó qua đời, chiều cao của nó là 98 cm tính từ chân đến vai. Bờm, đuôi và móng guốc ngựa có màu nâu đậm và đều còn nguyên. Thậm chí, các cơ quan nội tạng của nó cũng được bảo quản dưới lớp đất đóng băng vĩnh cửu.

Phố Wall phát hiện rất nhiều lỗi nghiêm trọng trên Tesla Model 3

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Phố Wall phát hiện rất nhiều lỗi nghiêm trọng trên Tesla Model 3
Các nhà phân tích của UBS đánh giá chất lượng của chiếc Tesla Model 3 "không xứng đáng với một chiếc ô tô giá 49.000 USD".

Không chỉ sản xuất súng, tập đoàn Kalashnikov còn làm cả xe máy điện quân sự "đẹp mê ly": đi 1 km chỉ tốn 172 đồng tiền điện

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Không chỉ sản xuất súng, tập đoàn Kalashnikov còn làm cả xe máy điện quân sự "đẹp mê ly": đi 1 km chỉ tốn 172 đồng tiền điện
Thử tính vui: 1 km đường chạy bằng xe máy điện SM-1 (không tính khấu hao xe) sẽ có giá 172 VND – quá rẻ so với xe máy chạy xăng thông thường chứ chưa nói tới các thiết bị quân sự - vốn nổi tiếng về khoản "ngốn nhiên liệu".

Tìm hiểu số phận của mẫu xe tăng Pháp siêu uy lực trong thế chiến 2 từng khiến xe tăng Đức phải khiếp sợ

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Tìm hiểu số phận của mẫu xe tăng Pháp siêu uy lực trong thế chiến 2 từng khiến xe tăng Đức phải khiếp sợ
Ở thời điểm những năm 1940 thì pháo 47 mm SA 35 và súng máy 7,5 mm MAC mle 1931 của xe tăng Pháp là những loại hỏa khí đầy uy lực có thể bắn xuyên xe tăng Đức từ khoảng cách 1000 yard (khoảng 915 m).

Sự thật đằng sau những bài viết khẳng định "ánh sáng xanh gây mù lòa"

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Sự thật đằng sau những bài viết khẳng định "ánh sáng xanh gây mù lòa"
Đeo kính lên để nhìn thẳng vào vấn đề mà nhìn nhận, ta mới thấy rõ chân tướng sự việc.

Chú mèo con tội nghiệp đã được giải cứu tại Thành phố kỹ thuật số của Samsung như thế nào

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Chú mèo con tội nghiệp đã được giải cứu tại Thành phố kỹ thuật số của Samsung như thế nào
Tất cả bắt đầu bằng một mảnh giấy ghi chú được đính lên bức tường gần Samsung Digital City. Mảnh giấy viết có một chú mèo con ở gần đó đang bị bệnh và cần ai đó đến giúp đỡ.

Lịch sử dài của "Đó không phải là lỗi, đó là tính năng": chính con người cũng vậy, đừng đổ tại các lập trình viên

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Lịch sử dài của "Đó không phải là lỗi, đó là tính năng": chính con người cũng vậy, đừng đổ tại các lập trình viên
"It's not a bug, it's a feature".

Xuất hiện loại kính chống say xe cực chất, đeo 10 phút là dùng smartphone trên ô tô vô tư luôn

tinybook tinybook 3 tuần 5 ngày
Xuất hiện loại kính chống say xe cực chất, đeo 10 phút là dùng smartphone trên ô tô vô tư luôn
Chiếc kính này sẽ là vị cứu tinh cho các "thánh say xe" và mang lại một kì du lịch trọn vẹn, an toàn nhất.

Giải ngố HDR, HDR10+ trên TV là gì và tại sao bạn nên quan tâm đến nó

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Giải ngố HDR, HDR10+ trên TV là gì và tại sao bạn nên quan tâm đến nó
Một lưu ý quan trọng khi bạn đi sắm cho gia đình một chiếc TV mới, nhận thấy mác "Có HDR" và thắc mắc chúng là gì.

Robot sát thủ Nga giống như thoát ra từ một bộ phim khoa học giả tưởng

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Robot sát thủ Nga giống như thoát ra từ một bộ phim khoa học giả tưởng
Kalashnikov – nhà sản xuất súng AK-47 – đã cho ra mắt một robot khổng lồ tại sự kiện Diễn đàn Kỹ thuật Quân sự Quốc tế 2018 ở ngoại ô Moscow.

Bạn biết không: Dân Châu Âu thẳng tay vứt bỏ 50 triệu tấn rau củ quả mỗi năm chỉ vì trông chúng xấu mã

tinybook tinybook 3 tuần 6 ngày
Bạn biết không: Dân Châu Âu thẳng tay vứt bỏ 50 triệu tấn rau củ quả mỗi năm chỉ vì trông chúng xấu mã
Có tới 50 tiệu tấn rau củ quả bị lãng phí chỉ riêng tại Châu Âu chỉ vì hình thức xấu xí. Trong khi đó, 1/10 dân số thế giới vẫn đang thiếu đói. Sự tương phản này quả thực khiến chúng ta phải suy nghĩ lại về cách sử dụng tài nguyên.

Phát hiện ra băng trên Mặt Trăng, thêm yếu tố vững chắc mới để xây dựng căn cứ tại nhà của Chị Hằng

tinybook tinybook 4 tuần 7 giờ
Phát hiện ra băng trên Mặt Trăng, thêm yếu tố vững chắc mới để xây dựng căn cứ tại nhà của Chị Hằng
Phân tích dữ liệu thu về từ 10 năm trước, ta tìm ra yếu tố mới trên Mặt Trăng.

Các nhà khoa học tại MIT chế tạo thành công máy bẻ mì spaghetti làm đôi

tinybook tinybook 4 tuần 1 ngày
Các nhà khoa học tại MIT chế tạo thành công máy bẻ mì spaghetti làm đôi
Ta có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu vào rất nhiều thứ, có điều chưa tìm ra được thứ gì cụ thể thôi.

Cô gái mất suất thực tập tại NASA vì dám bảo một ông là "im mồm", ai ngờ ông ấy là sếp NASA

tinybook tinybook 4 tuần 1 ngày
Cô gái mất suất thực tập tại NASA vì dám bảo một ông là "im mồm", ai ngờ ông ấy là sếp NASA
Dù Homer Hickham đã có những lời lẽ nhẹ nhàng và giúp cô gái có lại suất thực tập, chưa rõ mọi chuyện ra sao.

Bạn có nhận ra con đường VinGroup đang đi cũng chính là con đường của Samsung ngày nào

tinybook tinybook 1 tháng 4 phút
Bạn có nhận ra con đường VinGroup đang đi cũng chính là con đường của Samsung ngày nào
Một khởi đầu khiêm tốn trong lĩnh vực thực phẩm, và một giấc mơ vô cùng lớn, trong một lĩnh vực sẽ thay đổi tương lai loài người.

Thông điệp ngầm của VinGroup: smartphone Vsmart sẽ chỉ là một dấu chấm nhỏ cho khát vọng tương lai

tinybook tinybook 1 tháng 8 giờ
Thông điệp ngầm của VinGroup: smartphone Vsmart sẽ chỉ là một dấu chấm nhỏ cho khát vọng tương lai
Chỉ bằng một chiếc smartphone thôi, VinGroup sẽ có thể thu hút được toàn bộ sự chú ý của người hâm mộ công nghệ trong nước. Nhưng tham vọng của tập đoàn số 1 Việt Nam không dừng tại đây.

Tìm hiểu về công nghệ Ray Tracing trên RTX 20x series - bước đột phá cho khả năng dựng hình chân thực nhất từ trước đến nay

tinybook tinybook 1 tháng 21 giờ
Tìm hiểu về công nghệ Ray Tracing trên RTX 20x series - bước đột phá cho khả năng dựng hình chân thực nhất từ trước đến nay
Cho dù đã được sử dụng từ lâu trong ngành công nghiệp, nhưng nhờ NVIDIA, đây là lần đầu tiên công nghệ này có thể hiện diện trên các desktop dành cho người dùng phổ thông.

Giảm thời gian chế tạo từ cả nghìn năm xuống còn 72 ngày, magnesite đã trở thành ứng cử viên số 1 trong việc giảm thiểu CO2 trong bầu không khí

tinybook tinybook 1 tháng 21 giờ
Giảm thời gian chế tạo từ cả nghìn năm xuống còn 72 ngày, magnesite đã trở thành ứng cử viên số 1 trong việc giảm thiểu CO2 trong bầu không khí
Các nhà khoa học mới tìm ra được cách tăng tốc độ tổng hợp magnesite, từ cả trăm năm xuống còn 72 ngày.

Cận cảnh robot chiến đấu tự hành "Made in Việt Nam": không sợ thời tiết khắc nghiệt, tự động sử dụng vũ khí tiêu diệt mục tiêu

tinybook tinybook 1 tháng 21 giờ
Cận cảnh robot chiến đấu tự hành "Made in Việt Nam": không sợ thời tiết khắc nghiệt, tự động sử dụng vũ khí tiêu diệt mục tiêu
Robot có các module quan sát quang học giúp tăng khả năng quan sát và truyền dữ liệu bảo mật về trung tâm chỉ huy, đồng thời có thể tự động sử dụng vũ khí tiêu diệt mục tiêu khi được lệnh từ trung tâm.

"Tự sát" bằng cách ăn chính mình - bí ẩn kinh dị ở loài rắn đã có lời giải

tinybook tinybook 1 tháng 1 ngày
"Tự sát" bằng cách ăn chính mình - bí ẩn kinh dị ở loài rắn đã có lời giải
Không ít người cảm thấy cực choáng váng trước hình ảnh loài rắn - "sát thủ máu lạnh" này lại tự ăn chính cơ thể mình.

Câu chuyện kì bí về con tàu ma Octavius: thuyền trưởng chết cóng trên ghế ngồi, tay vẫn còn cầm bút viết

tinybook tinybook 1 tháng 1 ngày
Câu chuyện kì bí về con tàu ma Octavius: thuyền trưởng chết cóng trên ghế ngồi, tay vẫn còn cầm bút viết
Không rõ rằng nó vẫn còn lênh đênh trên biển, hay đã chìm vào lòng đại dương bao la?

Ở Nhật Bản có hẳn một quán cà phê không nhân viên phục vụ và nằm sâu trong rừng

tinybook tinybook 1 tháng 2 ngày
Ở Nhật Bản có hẳn một quán cà phê không nhân viên phục vụ và nằm sâu trong rừng
Quán cà phê đặc biệt này ẩn sâu trong một khu rừng trên đảo Okinawa, Nhật Bản và đặc biệt không hề có ai phục vụ mà chính các du khách sẽ phải tự phục vụ mình.

Kẻ trộm ngân hàng đầu tiên trong lịch sử nước Mỹ bị bắt vì lý do mà bạn có nằm mơ cũng không nghĩ được

tinybook tinybook 1 tháng 2 ngày
Kẻ trộm ngân hàng đầu tiên trong lịch sử nước Mỹ bị bắt vì lý do mà bạn có nằm mơ cũng không nghĩ được
Băng trộm gồm 2 tên đã có một kế hoạch lấy tiền hoàn hảo, có điều kế hoạch tiêu tiền thì hơi thiếu thông minh.

Giả thuyết rợn tóc gáy của vụ phun trào núi lửa Toba suýt chút nữa khiến nhân loại bị diệt vong

tinybook tinybook 1 tháng 2 ngày
Giả thuyết rợn tóc gáy của vụ phun trào núi lửa Toba suýt chút nữa khiến nhân loại bị diệt vong
Giả thuyết gây tranh cãi, thu hút rất nhiều ý kiến trái chiều về giai đoạn con người suýt thì tuyệt diệt.

Kỳ lạ ngành công nghiệp dược phẩm tại Haiti: Ai cũng có thể trở thành dược sỹ và đi bán thuốc ngoài chợ

tinybook tinybook 1 tháng 3 ngày
Kỳ lạ ngành công nghiệp dược phẩm tại Haiti: Ai cũng có thể trở thành dược sỹ và đi bán thuốc ngoài chợ
Ở Haiti, thuốc chữa bệnh được giao dịch dễ dàng giống như việc mua một mớ rau hoặc cân thịt ngoài chợ. Ngoài ra, người bán thuốc không phải ngồi một chỗ chờ người bệnh tới mà phải chủ động đi tìm bệnh nhân để bán thuốc.

Nghe có vẻ ngược đời, nhưng đây là tầm quan trọng của việc lãng phí thời gian

tinybook tinybook 1 tháng 3 ngày
Nghe có vẻ ngược đời, nhưng đây là tầm quan trọng của việc lãng phí thời gian
Ta đang không lãng phí thời gian đúng cách, ta đang bị tội lỗi của "không làm việc" kéo lại.

Toàn bộ nhân vật trong bộ truyện Dragon Ball đều gói gọn trong bức chân dung "bé" Son Goku, bạn nhìn ra được bao nhiêu người xuất hiện?

tinybook tinybook 1 tháng 3 ngày
Toàn bộ nhân vật trong bộ truyện Dragon Ball đều gói gọn trong bức chân dung "bé" Son Goku, bạn nhìn ra được bao nhiêu người xuất hiện?
Tuổi thơ của vài thế hệ trẻ nằm trọn trong một tác phẩm nghệ thuật.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat