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"

Tự nhận mình "ít hiểu biết về khoa học", nhưng cụ Stan Lee đã tạo ra vũ trụ Marvel bằng cảm hứng khoa học

tinybook tinybook 2 ngày 8 giờ
Tự nhận mình "ít hiểu biết về khoa học", nhưng cụ Stan Lee đã tạo ra vũ trụ Marvel bằng cảm hứng khoa học
Khoa học phát triển nhờ trí tò mò. Cụ Stan Lee là người khuyên chúng ta hãy tò mò khám phá, để trí tưởng tượng bay xa. Có thể nói khoa học đã mất đi một người truyền cảm hứng vĩ đại.

Từ "Excelsior" mà cả Internet đang dùng để tưởng nhớ cụ Stan Lee có nghĩa là gì?

tinybook tinybook 2 ngày 8 giờ
Từ "Excelsior" mà cả Internet đang dùng để tưởng nhớ cụ Stan Lee có nghĩa là gì?
Đó là từ cửa miệng, là châm ngôn sống của Stan Lee. Có thể dùng để mô tả chính con người huyền thoại vĩ đại của truyện tranh.

10 sự thật tuyệt vời về cuộc đời cụ Stan Lee

tinybook tinybook 2 ngày 9 giờ
10 sự thật tuyệt vời về cuộc đời cụ Stan Lee
Stanley Martin Lieber - Nhà đồng sáng lập Marvel, người chắp bút tạo nên không ít nhân vật siêu anh hùng, đã từ trần ở tuổi 95.

Phát hiện "nhà tù" giam giữ hơn 100 con cá voi tại Nga, chuẩn bị bán sang Trung Quốc

tinybook tinybook 2 ngày 10 giờ
Phát hiện "nhà tù" giam giữ hơn 100 con cá voi tại Nga, chuẩn bị bán sang Trung Quốc
Các nhà điều tra Nga đang tìm hiểu sự việc, trong lúc đó lại phát hiện ra thêm một vụ việc buôn cá voi trái phép khác.

Chiếc sedan điện Tesla Model 3 lập kỉ lục mới, lọt top 10 chiếc siêu xe thể thao nhanh nhất

tinybook tinybook 2 ngày 11 giờ
Chiếc sedan điện Tesla Model 3 lập kỉ lục mới, lọt top 10 chiếc siêu xe thể thao nhanh nhất
Cập nhật phần mềm mới đã cho phép chiếc Tesla Model 3 phiên bản Performance vươn lên top đầu.

Trung Quốc: Teen 13 tuổi lập kỷ lục thế giới Guinness khi giải rubik bằng cả tay và chân cùng lúc nhanh nhất

tinybook tinybook 2 ngày 12 giờ
Trung Quốc: Teen 13 tuổi lập kỷ lục thế giới Guinness khi giải rubik bằng cả tay và chân cùng lúc nhanh nhất
Một cậu bé 13 tuổi tại Trung Quốc đã khiến cả thế giới phải kinh ngạc khi giải thành công 3 khối rubik bằng tay và chân cùng lúc, qua đó chính thức thiết lập kỷ lục thế giới mới.

Kỳ lạ: Phát hiện nhiều xác ướp của bọ hung và mèo tại một ngôi mộ Ai Cập cổ đã 4.500 năm tuổi

tinybook tinybook 2 ngày 23 giờ
Kỳ lạ: Phát hiện nhiều xác ướp của bọ hung và mèo tại một ngôi mộ Ai Cập cổ đã 4.500 năm tuổi
Không chỉ có các vị vua chúa mà người Ai Cập cổ thời xưa còn ướp xác cả bọ hùng và mèo, cho thấy các loài vật này đã từng được tôn sùng đến nhường nào.

[Vietsub] Dây cáp điện công nghiệp đặc chủng được sản xuất như thế nào?

tinybook tinybook 3 ngày 17 phút
[Vietsub] Dây cáp điện công nghiệp đặc chủng được sản xuất như thế nào?
Dây và cáp điện đặc chủng phải được thiết kế tùy chỉnh và chế tạo một cách chuyên nghiệp để có thể chịu được điều kiện làm việc ở nhiều môi trường khác nhau.

Người đời từng cười tính năng phòng vệ vũ khí hóa học của xe Tesla là vớ vẩn, nhưng thực tế chứng minh họ sai lầm

tinybook tinybook 3 ngày 8 giờ
Người đời từng cười tính năng phòng vệ vũ khí hóa học của xe Tesla là vớ vẩn, nhưng thực tế chứng minh họ sai lầm
Người ta hoài nghi rằng Elon Musk chỉ bịa ra cơ chế trên cho vui. Thực tế chứng minh điều ngược lại.

Những sự thật chứng minh con người là giống loài thượng đẳng

tinybook tinybook 4 ngày 2 phút
Những sự thật chứng minh con người là giống loài thượng đẳng
Thật vui vì mình thuộc giống loài thống trị vạn vật (tính tới thời điểm hiện tại).

[Vietsub] Cựu giám đốc CIA tiết lộ bí mật của nghệ thuật cải trang, chỉ những người trong ngành mới biết

tinybook tinybook 4 ngày 1 giờ
[Vietsub] Cựu giám đốc CIA tiết lộ bí mật của nghệ thuật cải trang, chỉ những người trong ngành mới biết
Bạn muốn biến mất? Hãy hỏi chuyên gia từ CIA.

Hàn Quốc ngừng một số hoạt động hàng không, quân sự để học sinh tập trung thi Đại học

tinybook tinybook 2 ngày 5 giờ
Hàn Quốc ngừng một số hoạt động hàng không, quân sự để học sinh tập trung thi Đại học
Ngày 15/11 tới đây, cả Hàn Quốc sẽ rơi vào "trạng thái im lặng" trong khoảng 40 phút để học sinh tập trung toàn lực làm bài thi nghe môn ngoại ngữ.

Mối tình kỳ diệu nhất Hollywood của Stan Lee: Yêu từ khi chưa gặp mặt, mất 2 tuần để "đập chậu cướp hoa" rồi bên nhau 70 năm không rời

tinybook tinybook 2 ngày 5 giờ
Mối tình kỳ diệu nhất Hollywood của Stan Lee: Yêu từ khi chưa gặp mặt, mất 2 tuần để "đập chậu cướp hoa" rồi bên nhau 70 năm không rời
Trong thế giới Hollywood đầy rẫy sự cám dỗ thì cuộc hôn nhân hạnh phúc kéo dài cả 7 thập kỷ của Stan Lee và vợ, Joan Boocock Lee, quả thật là một điều đáng ngưỡng mộ mà không phải ai cũng có được.

Nhật Bản: Hành khách đòi ghế cạnh cửa sổ, tiếp viên hàng không liền vẽ cho một cái

tinybook tinybook 2 ngày 7 giờ
Nhật Bản: Hành khách đòi ghế cạnh cửa sổ, tiếp viên hàng không liền vẽ cho một cái
Đôi khi, hạnh phúc đến từ việc tiết chế mong muốn của bản thân. Cái cửa sổ giấy này là ví dụ.

Sau tai nạn của hãng Lion Air, Boeing cảnh báo lỗi nghiêm trọng có thể khiến máy bay 737 Max "bổ nhào xuống đột ngột"

tinybook tinybook 2 ngày 8 giờ
Sau tai nạn của hãng Lion Air, Boeing cảnh báo lỗi nghiêm trọng có thể khiến máy bay 737 Max "bổ nhào xuống đột ngột"
Theo trang tin Bloomberg, Boeing có thể sẽ sớm đưa ra một thông báo về lỗi kỹ thuật trong hệ thống trên Boeing 737 Max có thể khiến máy bay mất độ cao, gây ra tai nạn nghiêm trọng.

Video gây sốc trên Weibo: Đang đi dạo trên vỉa hè, cô gái bất ngờ bị sụt xuống hố tử thần

tinybook tinybook 2 ngày 9 giờ
Video gây sốc trên Weibo: Đang đi dạo trên vỉa hè, cô gái bất ngờ bị sụt xuống hố tử thần
Vì sao lúc ấy hố tử thần lại xuất hiện trên vỉa hè? Vì sao lại là người phụ nữ đó chứ không phải ai khác? Vấn đề này khoa học vẫn chưa lý giải được.

Những cột mốc đáng nhớ trong sự nghiệp của Stan Lee - người tạo ra những siêu anh hùng

tinybook tinybook 2 ngày 10 giờ
Những cột mốc đáng nhớ trong sự nghiệp của Stan Lee - người tạo ra những siêu anh hùng
Sự ra đi của Stan Lee - "cha đẻ" của các siêu anh hùng Marvel ở tuổi 95 đã để lại sự tiếc thương và mất mát lớn cho cộng đồng người hâm mộ.

The Detective Pikachu tung trailer đầu tiên: Pikachu được lồng tiếng bằng chất giọng "bựa" của Ryan Raynolds

tinybook tinybook 2 ngày 11 giờ
The Detective Pikachu tung trailer đầu tiên: Pikachu được lồng tiếng bằng chất giọng "bựa" của Ryan Raynolds
Dự kiến, The Detective Pikachu sẽ ra rạp vào mùa hè năm sau.

"Cha đẻ" Marvel, cụ Stan Lee qua đời ở tuổi 95

tinybook tinybook 2 ngày 13 giờ
"Cha đẻ" Marvel, cụ Stan Lee qua đời ở tuổi 95
Vậy là từ bây giờ, chúng ta sẽ không còn được thấy Stan Lee đóng các vai cameo trong các bộ phim tiếp theo của Marvel nữa.

Choáng váng với khả năng giao tiếp bằng 11 thứ tiếng của cậu bé bán hàng rong ở Campuchia

tinybook tinybook 2 ngày 22 giờ
Choáng váng với khả năng giao tiếp bằng 11 thứ tiếng của cậu bé bán hàng rong ở Campuchia
Anh chàng tí hon chia sẻ, chính việc giao tiếp với khách du lịch đã đem đến khả năng ngoại ngữ đáng nể của cậu.

"Học sinh ngủ trong lớp đâu phải vì lười, giáo dục nên coi giấc ngủ như một phần trọng tâm"

tinybook tinybook 2 ngày 23 giờ
"Học sinh ngủ trong lớp đâu phải vì lười, giáo dục nên coi giấc ngủ như một phần trọng tâm"
Học sinh trung học nên được cho vào lớp muộn hơn để phù hợp với nhịp sinh học của thanh thiếu niên.

Trầm trồ với màn ảo thuật đoạt chức vô địch Đại hội Ảo thuật Thế Giới: Anh ấy đã làm thế nào vậy?

tinybook tinybook 3 ngày 2 giờ
Trầm trồ với màn ảo thuật đoạt chức vô địch Đại hội Ảo thuật Thế Giới: Anh ấy đã làm thế nào vậy?
Màn diễn của nhà vô địch đến từ Đài Loan, Eric Chien chắc chắn sẽ khiến bạn phải dụi mắt và muốn xem đi xem lại nhiều lần.

Ô 11 triệu, kẹp giấy 35 triệu và loạt đồ gia dụng hàng hiệu "đắt như điên" khiến ai cũng hoa mắt

tinybook tinybook 3 ngày 4 giờ
Ô 11 triệu, kẹp giấy 35 triệu và loạt đồ gia dụng hàng hiệu "đắt như điên" khiến ai cũng hoa mắt
Những món đồ tưởng như rất bình thường, nhưng khi khoác lên mình thương hiệu xa xỉ thì lại có giá trên trời.

Chàng trai người Nhật kết hôn với ca sĩ ảo Hatsune Miku vì không tin vào phụ nữ

tinybook tinybook 3 ngày 5 giờ
Chàng trai người Nhật kết hôn với ca sĩ ảo Hatsune Miku vì không tin vào phụ nữ
Đám cưới được tổ chức trọng thể với sự tham gia của 39 khách mời và được chia sẻ rộng rãi trên Twitter.

Làm sao để được vinh danh trên Đại lộ Danh vọng Hollywood? không phải cứ nổi tiếng là được "in sao"!

tinybook tinybook 3 ngày 6 giờ
Làm sao để được vinh danh trên Đại lộ Danh vọng Hollywood? không phải cứ nổi tiếng là được "in sao"!
Không phải ai nổi tiếng cũng được vinh danh trên Đại lộ Danh vọng - con đường nổi tiếng bậc nhất của Hollywood đâu.

"Từ bỏ đồ ăn nhanh để trị bệnh viêm tuyến giáp, điều tôi không thể ngờ tới lại xảy ra"

tinybook tinybook 3 ngày 6 giờ
"Từ bỏ đồ ăn nhanh để trị bệnh viêm tuyến giáp, điều tôi không thể ngờ tới lại xảy ra"
Cảm giác mệt mỏi và những cơn đau bụng bắt đầu xuất hiện trở lại, tới mức ám ảnh tôi.

Khám phá công việc đầy thử thách của một nghệ sĩ tạo hình nhân vật trong phim Hollywood

tinybook tinybook 3 ngày 7 giờ
Khám phá công việc đầy thử thách của một nghệ sĩ tạo hình nhân vật trong phim Hollywood
Thú vị nhưng đòi hỏi rất nhiều chất xám cũng như sức lực.

Trường tiểu học Nhật Bản mượn ước mơ của học sinh để phân loại đũa bẩn như thế nào?

tinybook tinybook 3 ngày 9 giờ
Trường tiểu học Nhật Bản mượn ước mơ của học sinh để phân loại đũa bẩn như thế nào?
Không ngờ việc vứt đũa ăn hay xiên que cũng có thể đem lại niềm vui cho cả người lớn lẫn trẻ nhỏ.

Shawshank Redemption được bình chọn là bộ phim xuất sắc nhất trong 30 năm trở lại đây

tinybook tinybook 3 ngày 10 giờ
Shawshank Redemption được bình chọn là bộ phim xuất sắc nhất trong 30 năm trở lại đây
Khi những con người vốn đã tuyệt vọng bị giam giữ ở một nơi cũng tuyệt vọng quá lâu, người ta khó có thể nghĩ đến cuộc sống tốt đẹp bên ngoài song sắt. Tuy nhiên, một số người dám đứng lên đấu tranh với số phận - và đó là câu chuyện của Shawshank Redemption.

Giả thuyết "Avengers 4": Lẽ nào Nick Fury đã biết về tương lai "ăn hành" của Avengers?

tinybook tinybook 3 ngày 10 giờ
Giả thuyết "Avengers 4": Lẽ nào Nick Fury đã biết về tương lai "ăn hành" của Avengers?
Một số fan tin rằng Nick Fury có lẽ đã biết được điều gì đó ngay từ thập niên 90 khi gặp gỡ Captain Marvel.
tinybook Công Nghệ Thông Tin








Chat