CÁC NHÀ NGHIÊN CỨU CỦA UCLA SỬ DỤNG IN 3D ĐỂ SẢN XUẤT SỚM GIAI ĐOẠN "LAB-ON-A-PARTICLE"

Ngày tạo: 16/11/2020 4:27:23 CH

Một nhóm các nhà nghiên cứu từ UCLA đã sử dụng vi in 3D để tạo ra thứ mà họ gọi là giai đoạn đầu của “LAB-ON-A-PARTICLE”.

Các cấu trúc được in giống như những chiếc cốc hoặc ống nghiệm hình chữ U thu nhỏ và chỉ dài khoảng nửa mm. Các nhà nghiên cứu của UCLA khẳng định những chiếc cốc này có thể được sử dụng để tạo điều kiện cho các phản ứng hóa học song song diễn ra theo cách có thể lặp lại, vì chúng có thể được in nhiều lần ở cùng một kích thước một cách đáng tin cậy.

Dino Di Carlo, tác giả chính của nghiên cứu, giải thích: “Chúng giống như những ống nghiệm nhỏ xíu, nhưng nhỏ hơn hàng nghìn lần so với những ống hiện đang được sử dụng trong phòng thí nghiệm. Không giống như các ống nghiệm truyền thống, những ống nghiệm này tự động làm đầy để chứa một thể tích chất lỏng có kích thước bằng một tế bào. Và vì chúng có kích thước đồng đều nên chúng rất lý tưởng để thực hiện các phản ứng hóa học lặp lại. Đây là yêu cầu cơ bản trong nghiên cứu sinh học và chẩn đoán sức khỏe ”.

Các ống nghiệm thu nhỏ được in 3D. Hình ảnh qua UCLA.

Vỏ nhũ tương ổn định

Nhũ tương là sự kết hợp của hai chất lỏng không thể trộn lẫn, chẳng hạn như dầu và nước. Khi trộn dầu và nước, có thể có một khoảng thời gian ngắn mà hai thành phần được trộn thực sự (đây là giai đoạn nhũ tương), nhưng chúng sẽ sớm tách ra và dầu có xu hướng kết lại thành từng cục hơn là phân bố đồng đều trong nước. . Các ống nghiệm vi mô được in 3D cuối cùng được dự định là "nhũ tương bọc thép", giữ cho các thành phần không thể trộn lẫn được phân bố đồng đều trong nhau trong một khoảng thời gian dài.

Tuy nhiên, trước khi bất kỳ quá trình in nào có thể diễn ra, trước tiên nhóm phải lập mô hình toán học về hình học của các cấu trúc, tính chất bề mặt của chúng và cách các thông số này tương tác với chất lỏng thể tích. Sau đó, sử dụng phương pháp vi in dựa trên tia UV của riêng nhóm, các cấu trúc đã được chế tạo và đưa vào thử nghiệm.

Mức độ chất lỏng nhũ tương được duy trì trong cấu trúc in 3D theo thời gian. Hình ảnh qua UCLA.

Ứng dụng nghiên cứu dược phẩm và sinh học

Mỗi cấu trúc đều có phần bên ngoài kỵ nước và phần bên trong ưa nước, cho phép nó thu giữ các giọt chất lỏng nhũ tương riêng lẻ. Như vậy, các chất lỏng bị bắt giữ cho phép các phản ứng hóa học xảy ra trong một không gian hạn chế, nhờ đó các tế bào riêng lẻ có thể được giữ sống và nghiên cứu trong vỏ của chính chúng. Ví dụ, các mẫu tế bào có thể được quan sát để xác định các đặc điểm nhất định, chẳng hạn như mức độ sản xuất enzyme hoặc khả năng kháng thuốc. Vì thể tích được quan sát rất nhỏ, các sản phẩm phản ứng có thể tích lũy đến mức đáng kể chỉ trong vài giờ, có khả năng đẩy nhanh quá trình thử nghiệm thuốc hoặc thử nghiệm chẩn đoán sức khỏe.

Ngoài việc cung cấp một lớp vỏ ổn định cho nhũ tương bên trong, các cấu trúc còn có thể được sử dụng làm công cụ nhận dạng. Hóa chất bề mặt của chúng có thể được sửa đổi để nhắm mục tiêu các dấu hiệu bệnh nhất định, đồng thời phát ra các tín hiệu hóa học độc đáo, gần giống như mã vạch.

Di Carlo cho biết thêm: “Chúng tôi nghĩ rằng cách tiếp cận‘ phòng thí nghiệm trên một hạt ’mới này hứa hẹn sẽ đi trước các hệ thống‘ phòng thí nghiệm trên một con chip ’trước đây bằng cách loại bỏ nhu cầu về các hệ thống bơm và điều khiển phức tạp. Việc chế tạo và sử dụng nhũ tương bọc thép đều khá dễ dàng với các thiết bị thông dụng trong phòng thí nghiệm như pipet và máy ly tâm. Điều này có thể cho phép nhiều phòng nghiên cứu trên khắp thế giới tiến hành các nghiên cứu có tác động mà không cần đầu tư đáng kể vào thiết bị ”.

Hình ảnh hiển vi của các hạt mang giọt in 3D. Hình ảnh qua UCLA.

Các chi tiết khác của nghiên cứu có thể được tìm thấy trong bài báo có tiêu đề "Các giọt đơn đĩa được tạo khuôn bởi các vi hạt có cấu trúc 3D". Nó được viết bởi Chueh-Yu Wu, Mengxing Ouyang, Bao Wang, Joseph de Rutte, Alexis Joo, Matthew Jacobs, Kyung Ha, Andrea L. Bertozzi và Dino Di Carlo.

Với sự phát triển của kỹ thuật in vi mô và nano, các nhà khoa học đã có thể có được những hiểu biết sâu sắc và phát minh ra các hệ thống mà nếu không thì không thể. Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Grenoble gần đây đã phát triển một phương pháp mới để in 3D vi cấu trúc với từ trường có thể biến dạng. Kỹ thuật mới của nhóm bao gồm việc thêm các vi hạt từ tính vào vật thể in 3D hai photon tiêu chuẩn (2PP), tạo ra các nhíp nano chỉ có thể hoạt động bằng cách sử dụng từ trường bên ngoài.

Trong một diễn biến khác, các nhà nghiên cứu từ Đại học Leiden gần đây đã sử dụng in 3D để sản xuất các thiết bị hiển vi phức tạp và các cấu trúc khác ở quy mô micromet. Các cấu trúc giống như những quả cầu có gai nhọn, thuyền và phi thuyền, có thể được sử dụng để nghiên cứu cơ chế bơi lội của nhiều loài vi khuẩn khác nhau trong nước.

Nguồn: 3dprintingindustry

Tags: artec eva artec scanner artec 3d scanner artec spider artec eva 3d scanner artec 3d scanner price artec eva price artec eva scanner artec spider scanner artec eva 3d artec eva 3d scanner price artec 3d spider artec spider 3d scanner price máy quét artec máy quét 3d cầm tay máy quét 3D máy scan mini artec máy scan artec máy scan cầm tay máy scan 3d