Τσιπ του Κορνέλ κατευθύνει φάρμακα με μικροφυσαλίδες και υπερήχους (Vid)

Ερευνητές του Πανεπιστημίου Κορνέλ δημιούργησαν ένα καινοτόμο σύστημα σε τσιπ, ικανό να παράγει μικροφυσαλίδες υδρογόνου κατά παραγγελία και να ελέγχει την κίνησή τους.

Με τη συγκεκριμένη τεχνολογία γίνεται εφικτός ο ακριβής χειρισμός υγρών σε μικροσκοπική κλίμακα. Η δυνατότητα αυτή μπορεί να οδηγήσει σε επαναστατικές ιατρικές εφαρμογές, κυρίως στην κατευθυνόμενη χορήγηση φαρμάκων σε επιλεγμένα σημεία ή όγκους του ανθρώπινου σώματος.

Το τσιπ κατασκευάστηκε στις εγκαταστάσεις νανοτεχνολογίας του Κορνέλ (CNF) και διαθέτει εννέα μικροσκοπικά ηλεκτρόδια σε τετράγωνη διάταξη, σε μια επιφάνεια μόλις τριών χιλιοστών. Οι επιστήμονες προκαλούν ηλεκτρόλυση, εφαρμόζοντας ηλεκτρικό ρεύμα ώστε να διασπαστούν τα μόρια του νερού και να σχηματιστεί φυσαλίδα. Η διάρκειά της υπό τάση καθορίζει την ανάπτυξή της: οι φυσαλίδες υδρογόνου έχουν διάμετρο από 10 έως 100 μικρόμετρα.

Για να λειτουργήσει το τσιπ, αξιοποιείται η ακουστική ενέργεια: αφού σχηματιστούν οι φυσαλίδες, το σύστημα δέχεται υπερήχους. Τα κύματα θέτουν τις μικροφυσαλίδες σε συντονισμό και τις κάνουν να δονούνται πολύ γρήγορα, μεταφέροντας ενέργεια και ωθώντας το υγρό γύρω τους προς συγκεκριμένη κατεύθυνση. Οι φυσικοί του Κορνέλ επισημαίνουν πως η συχνότητα συντονισμού εξαρτάται από το μέγεθος της φυσαλίδας. Στα 40 kilohertz, μια φυσαλίδα που είναι υπερβολικά μικρή ή μεγάλη δεν δονείται ιδιαίτερα· αν όμως έχει το κατάλληλο μέγεθος για τη συγκεκριμένη συχνότητα, δημιουργεί πολύ ισχυρή ροή υγρού.

Η συσκευή δέχεται ηλεκτρονικό προγραμματισμό σε πραγματικό χρόνο, ώστε οι επιστήμονες να δημιουργούν είτε μία φυσαλίδα είτε πολλές μαζί, ελέγχοντας με ακρίβεια τη θέση και τη χρονική στιγμή εμφάνισής τους. Με τη ρύθμιση του μεγέθους και της θέσης τους, μπορούν να κατευθύνουν το υγρό από αριστερά προς τα δεξιά. Σε δοκιμή, πέντε φυσαλίδες τοποθετήθηκαν σε διάταξη «L» και οδήγησαν τη ροή σε καμπύλη πορεία.

Φυσαλίδες ίδιου μεγέθους σχηματίζουν πλήρως συμμετρικές ροές, ενώ όταν διαφέρουν σε μέγεθος, η μεγαλύτερη καθορίζει την κατεύθυνση που θα ακολουθήσει τελικά το υγρό. Με υψηλότερη ηλεκτρική τάση, το τσιπ σχηματίζει πυκνό νέφος φυσαλίδων και ταχεία ροή, την οποία μπορεί να εκτοξεύσει προς συγκεκριμένη κατεύθυνση μόλις ενεργοποιηθούν οι υπέρηχοι. Η έρευνα αυτή υπόσχεται να μεταμορφώσει τις μικρορευστονικές συσκευές. Μελλοντικά, προγραμματιζόμενα τσιπ αυτού του είδους θα μπορούσαν να ενσωματωθούν σε ιατρικά εμφυτεύματα, για την απελευθέρωση ακριβών δόσεων φαρμάκων απευθείας στους πάσχοντες ιστούς και τον περιορισμό των παρενεργειών στον υπόλοιπο οργανισμό.

photo AI: pixabay