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"

Bangkok lần đầu tiên sử dụng drone phun nước vào không khí để giảm bụi độc hại PM2.5

tinybook tinybook 2 tuần 2 ngày
Bangkok lần đầu tiên sử dụng drone phun nước vào không khí để giảm bụi độc hại PM2.5
Thống đốc thủ đô Bangkok, Thái Lan mới đây đã khởi động chiến dịch sử dụng drone để phun nước vào không khí nhằm giảm tình trạng khói bụi đang che phủ khắp thủ đô của Thái Lan.

Fan Liên Quân Mobile “phát sốt” với trend mới, Cris Devil Gamer, bé Chanh,Msuong cũng không đứng ngoài cuộc

tinybook tinybook 2 tuần 2 ngày
Fan Liên Quân Mobile “phát sốt” với trend mới, Cris Devil Gamer, bé Chanh,Msuong cũng không đứng ngoài cuộc
Tưởng chừng chủ đề gần đây không gì hot hơn Tết, nhưng với cộng đồng gamer rồi cả các streamer Liên Quân Mobile thì trend đang đứng top bảng chính là…đập bim bim!

Chiếc máy xúc chạy hoàn toàn bằng điện này có cục pin nặng 3,4 tấn, hoạt động 7 tiếng mỗi lần sạc

tinybook tinybook 2 tuần 3 ngày
Chiếc máy xúc chạy hoàn toàn bằng điện này có cục pin nặng 3,4 tấn, hoạt động 7 tiếng mỗi lần sạc
Các phương tiện chạy điện đang ngày càng trở nên đa dạng.

Lì xì Online lan tỏa mạnh mẽ tới nhiều triệu người dùng Việt Nam

tinybook tinybook 2 tuần 3 ngày
Lì xì Online lan tỏa mạnh mẽ tới nhiều triệu người dùng Việt Nam
Ông Nguyễn Bá Diệp – Phó chủ tịch Ví điện tử MoMo khẳng định chắc chắn lì xì online sẽ trở nên phổ biến bởi tiện lợi, an toàn mà vẫn mang đậm tính đặc trưng của Tết cổ truyền.

Phát hiện hóa thạch côn trùng cổ đại bị nhốt bên trong một viên đá mắt mèo

tinybook tinybook 2 tuần 4 ngày
Phát hiện hóa thạch côn trùng cổ đại bị nhốt bên trong một viên đá mắt mèo
Khá bất ngờ khi hóa thạch của một loài côn trùng cổ đại lại được bảo quan bên trong một viên đá opal hay còn gọi là đá mắt mèo vô cùng quý hiếm.

Dùng khoan nước nóng, các nhà khoa học khoan được hố sâu kỷ lục tại Nam Cực: tận 2.152 mét!

tinybook tinybook 2 tuần 4 ngày
Dùng khoan nước nóng, các nhà khoa học khoan được hố sâu kỷ lục tại Nam Cực: tận 2.152 mét!
Không giống như khoan bê tông hay khoan nền đất, khoan băng cần một hệ thống khoan đặc biệt.

Phát hiện siêu khuẩn kháng thuốc tại một trong những nơi nguyên sơ cuối cùng trên Trái đất: chuyện gì đang xảy ra thế?

tinybook tinybook 2 tuần 4 ngày
Phát hiện siêu khuẩn kháng thuốc tại một trong những nơi nguyên sơ cuối cùng trên Trái đất: chuyện gì đang xảy ra thế?
Người ta tìm thấy dấu hiệu của khuẩn kháng thuốc tại những nơi cách rất xa so với xã hội con người. Và tất nhiên, đây là tin chẳng vui chút nào.

Loại khăn giấy xì mũi này có gì đặc biệt mà người bị cúm sẵn sàng bỏ 1,9 triệu ra để mua 1 tờ?

tinybook tinybook 2 tuần 4 ngày
Loại khăn giấy xì mũi này có gì đặc biệt mà người bị cúm sẵn sàng bỏ 1,9 triệu ra để mua 1 tờ?
Liệu bạn có dám bỏ ra 80 USD chỉ để dùng một tờ khăn giấy xì mũi chứa đầy virus của người bị mắc bệnh cảm cúm?

3 Nghi thức thần thánh đón Tết đậm đà chỉ game thủ mới hiểu

tinybook tinybook 2 tuần 4 ngày
3 Nghi thức thần thánh đón Tết đậm đà chỉ game thủ mới hiểu
Tất cả thế giới ra đây mà xem, chỉ vài thao tác đơn giản như đang giỡn là cái Tết đậm đà đã về với bao bản đồ và hàng triệu gamer khắp mọi miền quê.

Tesla nên dè chừng: Porsche Taycan sạc 4 phút đi được 100 km, chủ xe được sạc miễn phí trong 3 năm

tinybook tinybook 2 tuần 4 ngày
Tesla nên dè chừng: Porsche Taycan sạc 4 phút đi được 100 km, chủ xe được sạc miễn phí trong 3 năm
Dự kiến cuối năm nay, chúng ta sẽ được tận mắt chiêm ngưỡng chiếc xe điện Porsche Taycan.

Start-up Nga tính biến bầu trời đêm trở thành biển quảng cáo khổng lồ cho các nhãn hàng

tinybook tinybook 2 tuần 4 ngày
Start-up Nga tính biến bầu trời đêm trở thành biển quảng cáo khổng lồ cho các nhãn hàng
Thử tưởng tượng xem một ngày nào đó bạn nhìn lên Mặt Trăng vào một đêm mùa hè và thấy một bầu trời đầy sao cùng một tấm biển quảng cáo khổng lồ. Đó là hình dung của một start-up Nga trong tương lai không xa.

Nghe về kim tự tháp nhiều rồi, đã có ai được vào hẳn bên trong chưa? Đó thực sự là một trải nghiệm... đáng quên

tinybook tinybook 2 tuần 4 ngày
Nghe về kim tự tháp nhiều rồi, đã có ai được vào hẳn bên trong chưa? Đó thực sự là một trải nghiệm... đáng quên
Nghe về kim tự tháp nhiều rồi, đã có ai được vào hẳn bên trong chưa? Đó thực sự là một trải nghiệm... đáng quên

Khoa học tìm ra cách biến sóng Wi-Fi thành dòng điện, điện thoại tương lai sẽ không cần pin!

tinybook tinybook 2 tuần 5 ngày
Khoa học tìm ra cách biến sóng Wi-Fi thành dòng điện, điện thoại tương lai sẽ không cần pin!
Tưởng tượng đến lúc bạn chỉ cần kết nối Wi-Fi, điện thoại của bạn đã được sạc. Cuộc đời sẽ tuyệt vời và tiện lợi tới mức nào!

Cụ Arthur Ashkin, người giành giải Nobel cao tuổi nhất thế giới đang phát triển công nghệ năng lượng "rẻ như đất" và cực sạch

tinybook tinybook 2 tuần 5 ngày
Cụ Arthur Ashkin, người giành giải Nobel cao tuổi nhất thế giới đang phát triển công nghệ năng lượng "rẻ như đất" và cực sạch
Nhà vật lý học già vẫn chưa muốn ngưng cống hiến.

Elon Musk hãy dè chừng, bức tâm thư gửi đi lúc 1 giờ 20 phút sáng của ông có thể chính là ngày tàn của Tesla

tinybook tinybook 2 tuần 6 ngày
Elon Musk hãy dè chừng, bức tâm thư gửi đi lúc 1 giờ 20 phút sáng của ông có thể chính là ngày tàn của Tesla
Nhà tâm lý học có tiếng bày tỏ lo lắng với tương lai của Tesla.

Sử dụng Heli và bằng một thử nghiệm tuyệt đẹp, các nhà khoa học tiến gần hơn tới trạng thái vật chất siêu rắn

tinybook tinybook 3 tuần 2 giờ
Sử dụng Heli và bằng một thử nghiệm tuyệt đẹp, các nhà khoa học tiến gần hơn tới trạng thái vật chất siêu rắn
“Siêu rắn” – super solid, một trạng thái vật chất có cấu trúc tinh thể của một chất rắn nhưng lại có thể chảy được như chất lỏng

Australia và Austria: Có điều gì liên quan đằng sau hai cái tên gần giống nhau?

tinybook tinybook 3 tuần 14 giờ
Australia và Austria: Có điều gì liên quan đằng sau hai cái tên gần giống nhau?
Áo và Úc trong tiếng Việt thì không sao, nhưng tiếng Anh thì lại rất dễ nhầm lẫn. Vậy có gì liên quan giữa 2 quốc gia này không, khi chúng cách nhau cả chục ngàn cây số.

Biết trước về iPhone và iOS đến hàng năm, vì sao Nokia vẫn sụp đổ? Apple liệu có nối gót Nokia?

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Biết trước về iPhone và iOS đến hàng năm, vì sao Nokia vẫn sụp đổ? Apple liệu có nối gót Nokia?
Cho dù biết trước về mối nguy hiểm của iPhone và iOS nhưng tại sao Nokia vẫn chậm chạp đối phó để rồi cuối cùng sụp đổ chỉ sau một thời gian ngắn? Và liệu Apple có đi theo vết xe đổ này?

Nước hoa không chỉ giúp tăng thêm nét quyến rũ, lịch lãm mà còn có thể tăng hiệu suất công việc

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Nước hoa không chỉ giúp tăng thêm nét quyến rũ, lịch lãm mà còn có thể tăng hiệu suất công việc
Công ty chuyên xây dựng mô hình làm việc chung Spaces mới đây đã hợp tác với thương hiệu phong cách sống Marie-Stella-Maris tạo ra “Spirit de Travail”, một loại nước hoa có thể khả năng tăng hiệu suất công việc.

Các nhà khoa học chế tạo thành công nhiên liệu lỏng có thể lưu trữ năng lượng Mặt Trời trong vòng 18 năm

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Các nhà khoa học chế tạo thành công nhiên liệu lỏng có thể lưu trữ năng lượng Mặt Trời trong vòng 18 năm
Nhiên liệu nhiệt Mặt Trời hứa hẹn sẽ trở thành một loại nhiên liệu mới của tương lai.

Nghiên cứu gây tranh cãi: viên đá cổ nhất Trái Đất đã được lấy về từ Mặt Trăng

tinybook tinybook 3 tuần 1 ngày
Nghiên cứu gây tranh cãi: viên đá cổ nhất Trái Đất đã được lấy về từ Mặt Trăng
Khi hoàn thành báo cáo nghiên cứu, các nhà khoa học biết mình sẽ bị nhiều người trong ngành phản đối.

Bệnh nhân với con mắt siêu hiếm trông như bánh pizza 8 miếng: Minh chứng cho thấy y học đã từng đáng sợ như thế nào

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Bệnh nhân với con mắt siêu hiếm trông như bánh pizza 8 miếng: Minh chứng cho thấy y học đã từng đáng sợ như thế nào
Đó là một thủ thuật xưa trong phẫu thuật giác mạc, có thể biến mắt bệnh nhân trông như một viên hồng ngọc nhưng đổi lại là những rủi ro kỳ lạ.

[Video time-lapse] Theo dõi trọn vẹn quy trình sản xuất một chiếc xe điện Tesla Model 3 trong công xưởng như thế nào?

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
[Video time-lapse] Theo dõi trọn vẹn quy trình sản xuất một chiếc xe điện Tesla Model 3 trong công xưởng như thế nào?
Thông qua đoạn video time-lapse thú vị trong bài viết này, bạn sẽ có cơ hội biết được quy trình tạo ra những chiếc xe điện Tesla Model 3 vô cùng kỳ công.

Trung Quốc bắt đầu cuộc “xuân vận”: Ước tính có 3 tỷ chuyến đi trong vòng 40 ngày tới để về nhà ăn Tết

tinybook tinybook 3 tuần 2 ngày
Trung Quốc bắt đầu cuộc “xuân vận”: Ước tính có 3 tỷ chuyến đi trong vòng 40 ngày tới để về nhà ăn Tết
Lại một mùa xuân vận nữa đến với người dân Trung Quốc và năm nay ước tính sẽ có tới 3 tỷ lượt di chuyển về quê ăn Tết chỉ trong vòng 40 ngày.

Nghiên cứu mới cho thấy bộ não hoạt động mạnh nhất khi chúng ta không làm gì cả, lý giải vì sao những sáng kiến thường xuất hiện trong nhà vệ sinh

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Nghiên cứu mới cho thấy bộ não hoạt động mạnh nhất khi chúng ta không làm gì cả, lý giải vì sao những sáng kiến thường xuất hiện trong nhà vệ sinh
Khi không làm gì cả không có nghĩa là bộ não của bạn không có ích.

Nếu bạn thắc mắc cây hiện ra trong mắt chim như thế nào, thì mời bạn xem ảnh

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Nếu bạn thắc mắc cây hiện ra trong mắt chim như thế nào, thì mời bạn xem ảnh
"Em trong mắt tôi".

Nghiên cứu mới: thành phần tạo nên sự sống trên Trái Đất tới từ hành tinh khác

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
Nghiên cứu mới: thành phần tạo nên sự sống trên Trái Đất tới từ hành tinh khác
Không phải sự sống tới từ hành tinh khác, chỉ là các thành phần cấu tạo nên nó thôi nhé!

[Góc mãn nhãn] Ngắm vẻ đẹp đầy kỳ ảo của những con sóng biển khi nhìn từ dưới lòng đại dương

tinybook tinybook 3 tuần 3 ngày
[Góc mãn nhãn] Ngắm vẻ đẹp đầy kỳ ảo của những con sóng biển khi nhìn từ dưới lòng đại dương
Khi nhìn những con sóng cuộn trào với góc nhìn từ dưới lòng biển, chúng ta mới thấy hết được vẻ đẹp thực sự của đại dương ấn tượng đến như thế nào.

Hệ thống laser 100 gigawatt có khả năng "đốt cháy cả một thành phố" sẽ là nguồn năng lượng đưa ta du hành sang hệ sao khác

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Hệ thống laser 100 gigawatt có khả năng "đốt cháy cả một thành phố" sẽ là nguồn năng lượng đưa ta du hành sang hệ sao khác
Sức mạnh khủng khiếp của hệ thống laser 100 gigawatt sẽ biến Trái Đất thành một ngọn hải đăng, thắp sáng cả một góc Ngân hà.

Ngày xưa tôi cứ nghĩ 8K là thừa thãi, nhưng giờ mới biết hoá ra TV nhà mình chưa đủ to

tinybook tinybook 3 tuần 4 ngày
Ngày xưa tôi cứ nghĩ 8K là thừa thãi, nhưng giờ mới biết hoá ra TV nhà mình chưa đủ to
Bất cứ ai đang sở hữu TV 4K cũng nghĩ rằng 8K là "mơ ước", rằng nội dung chưa có thì sao mà xem, rằng 8K chẳng khác gì với 4K qua đôi mắt người. Nhưng đó là khi bạn chưa nhìn thấy một chiếc TV 8K đủ lớn thực sự ngoài đời.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat