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"

Các nhà thiết kế đưa ra 3 kiểu gập khả thi của chiếc Galaxy X bí ẩn

tinybook tinybook 6 ngày 20 giờ
Các nhà thiết kế đưa ra 3 kiểu gập khả thi của chiếc Galaxy X bí ẩn
Nhiều tin đồn cho rằng Samsung sẽ cho ra mắt một chiếc smartphone với màn hình có thể gập lại được, với tên gọi là Galaxy X.

Nếu tin đồn này là thật, iPhone ra mắt năm 2019 của Apple có thể là chiếc điện thoại đầu tiên có 5G

tinybook tinybook 2 tuần 2 ngày
Nếu tin đồn này là thật, iPhone ra mắt năm 2019 của Apple có thể là chiếc điện thoại đầu tiên có 5G
Mạng 5G sẽ không chỉ còn là những kế hoạch hay dự kiến nữa mà có thể sẽ được ra mắt sớm hơn chúng ta tưởng.

Chiếc Mi 6X của Xiaomi sẽ có phiên bản đặc biệt dành riêng cho fan cuồng của cô ca sĩ ảo đến từ Nhật Bản, Hatsune Miku

tinybook tinybook 2 tuần 3 ngày
Chiếc Mi 6X của Xiaomi sẽ có phiên bản đặc biệt dành riêng cho fan cuồng của cô ca sĩ ảo đến từ Nhật Bản, Hatsune Miku
Từ khâu đóng gói cho đến chính chiếc điện thoại Mi 6X đều trông rất là ảo diệu nhé! Đây hẳn là một món đồ không thể bỏ qua nếu bạn là fan cuồng của cô ca sĩ Miku

"Hiệu ứng đêm đầu tiên" - lời lý giải cho việc tại sao bạn luôn thấy khó ngủ mỗi khi đặt lưng xuống nơi xa lạ

tinybook tinybook 5 ngày 19 giờ
"Hiệu ứng đêm đầu tiên" - lời lý giải cho việc tại sao bạn luôn thấy khó ngủ mỗi khi đặt lưng xuống nơi xa lạ
Đây chính là cách bộ não canh gác và bảo vệ cho sự an toàn của chính bạn.

Telemetron - Nhạc cụ được thiết kể để tạo ra âm thanh du dương lạ thường trong môi trường không trọng lực

tinybook tinybook 5 ngày 23 giờ
Telemetron - Nhạc cụ được thiết kể để tạo ra âm thanh du dương lạ thường trong môi trường không trọng lực
Đây là thứ để loài người "khám phá cách thức tiến hóa của thiết kế và sáng tạo, khi ta không chỉ đơn giản là sống sót trong không gian".

6 lý do phổ biến gây hiện tượng choáng váng mỗi khi đứng dậy đột ngột

tinybook tinybook 5 ngày 23 giờ
6 lý do phổ biến gây hiện tượng choáng váng mỗi khi đứng dậy đột ngột
Cơn choáng khi ngồi dậy đột ngột có thể không nguy hiểm nhưng nó có thể là dấu hiệu của một vấn đề sức khoẻ nghiêm trọng hơn.

Cùng xem nghệ nhân làm nên những chiếc bánh hình thú chân thực đến khó tin

tinybook tinybook 6 ngày 1 giờ
Cùng xem nghệ nhân làm nên những chiếc bánh hình thú chân thực đến khó tin
Nghệ nhân có biệt danh Cake Illusionist nổi tiếng với việc làm nên những chiếc bánh hình thú siêu chân thực, bánh cưới, và nhiều loại bánh khác nữa. Những tác phẩm của cô mất đến nhiều ngày mới hoàn thành.

Balo phản lực dưới nước CUDA được in 3D hoàn toàn sẽ cho bạn lướt đi với tốc độ 12 km/h

tinybook tinybook 6 ngày 16 giờ
Balo phản lực dưới nước CUDA được in 3D hoàn toàn sẽ cho bạn lướt đi với tốc độ 12 km/h
CUDA là đứa con tinh thần của Archie O'Brien trong công cuộc đi tìm một hệ thống phản lực dưới nước giá rẻ.

Ở Tây Ban Nha, có một khu vực nhà kính trồng cây san sát rộng 200 km vuông, nhìn thấy được từ quỹ đạo, cung cấp rau quả cho toàn bộ Châu Âu

tinybook tinybook 6 ngày 19 giờ
Ở Tây Ban Nha, có một khu vực nhà kính trồng cây san sát rộng 200 km vuông, nhìn thấy được từ quỹ đạo, cung cấp rau quả cho toàn bộ Châu Âu
Để bảo vệ cho hơn 200 km vuông nhà kính được an toàn, người ta thường xuyên sử dụng hóa chất để đánh tan mưa bão.

Đâu là lý do cho việc ăn ba bữa một ngày?

tinybook tinybook 6 ngày 21 giờ
Đâu là lý do cho việc ăn ba bữa một ngày?
Vì thời điểm của ba bữa ăn trong ngày tối ưu với nhịp sinh học của con người, hay vì đó là truyền thống đang dần bị phá bỏ?

Ở Mỹ có một cây sồi "thừa kế" đất từ chính "cha" của nó, được luật pháp bảo vệ nên không ai dám động tới

tinybook tinybook 6 ngày 21 giờ
Ở Mỹ có một cây sồi "thừa kế" đất từ chính "cha" của nó, được luật pháp bảo vệ nên không ai dám động tới
Cái cây này đã thừa hưởng mảnh đất từ chính cha của nó, một cây sồi trắng có tên Cái Cây Tự sở hữu mình.

Con robot "đầu chỉ để trồng cây" biết tìm tới ánh sáng để quang hợp, nhún nhảy báo hiệu mỗi khi cây khát nước

tinybook tinybook 6 ngày 22 giờ
Con robot "đầu chỉ để trồng cây" biết tìm tới ánh sáng để quang hợp, nhún nhảy báo hiệu mỗi khi cây khát nước
Sản phẩm xuất phát từ tình yêu cây cối của chuyên gia robot Sun Tianqi.

Điểm danh 12 vụ phóng tên lửa tai hại nhất lịch sử, có vụ tên lửa vừa phóng đã lao đầu xuống đất

tinybook tinybook 1 tuần 3 giờ
Điểm danh 12 vụ phóng tên lửa tai hại nhất lịch sử, có vụ tên lửa vừa phóng đã lao đầu xuống đất
Tưởng chừng là một trong những công việc có độ thành công cao nhất nhưng hóa ra, phóng tên lửa mới chính là việc dễ thất bại nhất.

Khoa học đã chứng minh: Trí thông minh của bạn sẽ suy giảm đáng kể nếu không có điều hòa

tinybook tinybook 1 tuần 20 giờ
Khoa học đã chứng minh: Trí thông minh của bạn sẽ suy giảm đáng kể nếu không có điều hòa
Các nghiên cứu đã chứng minh rằng não không thể thực hiện chức năng như bình thường ở môi trường có nhiệt độ cao.

Thế giới đang trong cuộc chạy đua mới về số lượng các tòa nhà chọc trời

tinybook tinybook 1 tuần 21 giờ
Thế giới đang trong cuộc chạy đua mới về số lượng các tòa nhà chọc trời
Cao ốc hay tòa nhà chọc trời đang dần trở thành thước đo cho sự phồn vinh của mỗi quốc gia, mỗi dân tộc. Do đó không có gì lạ khi thế giới đang trong một cuộc chạy đua mới về số lượng các tòa nhà chọc trời.

[Video slow-motion] Ngắm cận cảnh lúc máy cắt cỏ hoạt động dưới tốc độ quay cực chậm lên tới 50.000fps

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
[Video slow-motion] Ngắm cận cảnh lúc máy cắt cỏ hoạt động dưới tốc độ quay cực chậm lên tới 50.000fps
Ở tốc độ cực chậm, lên tới 50.000fps, bạn có thể quan sát được cách lưỡi dao xén cỏ hoạt động như thế nào và cách một chiếc máy cắt cỏ dọn sạch khu vườn ra sao.

Tàu vũ trụ Nga xuất sắc phá ký lục “cập bến” trạm ISS chỉ sau 4 giờ phóng lên quỹ đạo

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
Tàu vũ trụ Nga xuất sắc phá ký lục “cập bến” trạm ISS chỉ sau 4 giờ phóng lên quỹ đạo
Tàu vũ trụ chở hàng Progress 70 của Nga được phóng lên từ bãi phóng Baikonur và chỉ mất chưa đầy 4 giờ để tiếp cận thành công trạm vũ trụ ISS, phá kỷ lục 6 giờ bay đã từng được ghi nhận.

Trải nghiệm cảm giác sống tiện nghi như đất liền trên ngôi nhà thuyền chạy bằng điện Mặt Trời

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
Trải nghiệm cảm giác sống tiện nghi như đất liền trên ngôi nhà thuyền chạy bằng điện Mặt Trời
Với kích thước chỉ vọn vẻn dài 7,3 mét và rộng 2,4 mét nhưng con tàu kiêm nhà thuyền di động Le Koroc vẫn có thể đem đến một trải nghiệm cuộc sống không khác gì trên đất liền.

Nhà chiêm tinh Hàn Quốc nhìn thấy một ngôi sao rực sáng trên trời, 600 năm sau các nhà khoa học mới biết đó là thứ gì

tinybook tinybook 1 tuần 1 ngày
Nhà chiêm tinh Hàn Quốc nhìn thấy một ngôi sao rực sáng trên trời, 600 năm sau các nhà khoa học mới biết đó là thứ gì
Nỗ lực nghiên cứu này cho thấy trí tò mò của con người là vô địch và chính nhờ sự tò mò ấy, ta mới phát triển được tới như ngày hôm nay.

Chính nhờ huấn luyện viên Ekapol Chanthawong dạy cho đội bóng Thái Lan cách thiền, các em nhỏ mới tĩnh tâm vượt qua được nỗi sợ hãi bị kẹt trong hang không rõ ngày trở về

tinybook tinybook 1 tuần 2 ngày
Chính nhờ huấn luyện viên Ekapol Chanthawong dạy cho đội bóng Thái Lan cách thiền, các em nhỏ mới tĩnh tâm vượt qua được nỗi sợ hãi bị kẹt trong hang không rõ ngày trở về
May mắn thay, 10 năm tu hành nơi cửa Phật của Ekapol Chanthawong đã dạy cho anh cách thiền hiệu quả nhất.

Nghiên cứu mới: Nhện có thể dùng điện để bay trong không khí

tinybook tinybook 1 tuần 2 ngày
Nghiên cứu mới: Nhện có thể dùng điện để bay trong không khí
Những sinh vật nhỏ bé này vẫn không ngừng khiến chúng ta ngạc nhiên.

Các nhà khoa học đang thuần hóa cá ngừ vây xanh đang trong diện nguy cấp để có đủ nguyên liệu mà làm sushi

tinybook tinybook 1 tuần 2 ngày
Các nhà khoa học đang thuần hóa cá ngừ vây xanh đang trong diện nguy cấp để có đủ nguyên liệu mà làm sushi
Phương pháp nuôi trồng hải sản này sẽ cho ta một nguồn cá ngừ vô tận để mà thưởng thức.

Sự ấm lên toàn cầu đang làm rã đông...những xác chết từ thời Thế chiến thứ nhất

tinybook tinybook 1 tuần 4 ngày
Sự ấm lên toàn cầu đang làm rã đông...những xác chết từ thời Thế chiến thứ nhất
Đầu tiên là những khẩu súng được rã đông, sau đó đến những cuốn nhật ký, những lá thư, và rồi...những cơ thể người!

Xì hơi trong thế giới động vật: có loài xì hơi, có loài không, có loài lại phải cố xì hơi để mà sống

tinybook tinybook 1 tuần 4 ngày
Xì hơi trong thế giới động vật: có loài xì hơi, có loài không, có loài lại phải cố xì hơi để mà sống
Xì hơi, phụ phẩm của việc tiêu hóa lại có muôn hình vạn trạng trong thế giới động vật.

Cùng dạo quanh cửa hàng mới của Alibaba tại Hồng Công: kết hợp trải nghiệm mua sắm online và offline

tinybook tinybook 1 tuần 4 ngày
Cùng dạo quanh cửa hàng mới của Alibaba tại Hồng Công: kết hợp trải nghiệm mua sắm online và offline
Có rất nhiều lý do để lựa chọn mua sắm online hơn là mua hàng trực tiếp tại của hàng: tránh nơi đông người, có thể xem tất cả các kích thước và màu sắc có sẵn, và không bị quyến rũ bởi vô số những món hàng hấp dẫn hiện ra ngay trước mắt.

Vẽ khuôn mặt đã tìm ra cách đánh bại được công nghệ nhận diện khuôn mặt, nhưng Face ID của Apple vẫn đứng vững

tinybook tinybook 1 tuần 4 ngày
Vẽ khuôn mặt đã tìm ra cách đánh bại được công nghệ nhận diện khuôn mặt, nhưng Face ID của Apple vẫn đứng vững
Có những điểm đặc biệt để cách trang điểm Juggalo này vượt mặt được các thuật toán machine learning của công nghệ nhận diện khuôn mặt.

Báo cáo khoa học cho thấy viện nghiên cứu Mỹ phát triển được công nghệ tàng hình, có khả năng vô hình khi nhìn từ mọi hướng

tinybook tinybook 1 tuần 4 ngày
Báo cáo khoa học cho thấy viện nghiên cứu Mỹ phát triển được công nghệ tàng hình, có khả năng vô hình khi nhìn từ mọi hướng
Tuy nhiên cần một số điều kiện nhất định, vật thể mới có thể tàng hình thực sự.

Một con sói xám đơn độc vừa rời "vùng cấm" tại Chernobyl

tinybook tinybook 1 tuần 4 ngày
Một con sói xám đơn độc vừa rời "vùng cấm" tại Chernobyl
Thiết bị GPS trên người con sói đã không còn gửi tín hiệu về nữa, các nhà khoa học không rõ chuyện gì đã xảy ra.

Các nhà khoa học nghĩ rằng đây là 8 trường hợp có khả năng xóa sổ sự sống cao nhất

tinybook tinybook 1 tuần 4 ngày
Các nhà khoa học nghĩ rằng đây là 8 trường hợp có khả năng xóa sổ sự sống cao nhất
Những mối nguy gần như toàn đến từ Vũ trụ, ta không thể ra tay ngăn chặn bất cứ trường hợp nào trong số này.

[ĐỒ HỌA] Hành trình ra khỏi hang "căng thẳng hơn phim kinh dị" của các cầu thủ Thái Lan

tinybook tinybook 1 tuần 4 ngày
[ĐỒ HỌA] Hành trình ra khỏi hang "căng thẳng hơn phim kinh dị" của các cầu thủ Thái Lan
Để ra được khỏi hang, các cầu thủ nhí phải vượt qua một đoạn "thắt cổ chai" vô cùng nguy hiểm.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat