موضوع مقاله: بیوچیپ میکروفلوئیدی گریز از مرکز | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # بیوچیپ میکروفلوئیدی گریز از مرکز | مقدمه: طراح قبل از طراحی جزئیات ریزساختارهای موجود در این دیسک باید با پروسه آزمایش‌های زیست‌شناسی آشنا باشد. | ## بخش 1: بیوچیپ میکروفلوئیدی گریز از مرکز | عناصر پایه مانند دریچه‌ها، واحدهای مخلوط کردن و جداسازی باید تعبیه شوند تا پروسه آزمایش انجام شود. قواعد پایه موجود در این ساختارهای میکروفلوئیدی شامل نیروی گریز از مرکز، اثر کوریولیس و کشش سطحی است. تکنیک‌های میکرومچینگ (فابریکیشن) شامل طراحی، طرح نگار نوری و چاپ فلزی تا زمان ایجاد شدن طرح استفاده می‌شوند. مرحله نهایی دریافت اطلاعات از بیودیسک به وسیله یک درایو و طراحی سخت‌افزار یا نرم‌افزاری است که بتواند این عملکرد را داشته باشد. اگر این بیودیسک‌ها به تولید گسترده برسند، اثر بزرگی روی صنعت و پزشکی می‌گذارند، به خصوص در کشورهای در حال توسعه که تجهیزات با دقت تشخیص بالا در دسترس نیست. در کشورهای توسعه یافته نیز افرادی که بخواهند آزمایش‌های معمول را در خانه انجام دهند، می‌توانند از این تکنولوژی استفاده کنند. طراحی ساختار طراحی این ساختارها روی قواعد میکروفلوئیدیک و اجزای تیپیک مورد استفاده در این پلتفرم بنا شده است.Lai, Siyi (2004). PMID 15053640 قواعد قواعد این بیوچیپ‌ها شامل نیروهای پایه و همچنین قواعد کنترل جریان است. برای یک ذره موجود در جریان نیروهای پایه نیروی گریز از مرکز، نیروی کوریولیس، ویسکوزیته و نیروی اویلر است. این نیرو منبع اصلی برای انتقال جریان مایع از لایه‌های داخلی‌تر دیسک به سمت لایه‌های خارجی است. بزرگی نیروی گریز از مرکز با دو کمیت فاصله ذره از مرکز (r) و سرعت چرخش (سرعت زاویه ای) (ω) تعیین می‌شود. (m جرم جسم است) نیروی کوریولیس زمانی ایجاد می‌شود که سرعت مایع دارای یک مؤلفه در راستای شعاع حرکت باشد. | ## بخش 2: بیوچیپ میکروفلوئیدی گریز از مرکز | وقتی که سرعت زاویه‌ای به حد کافی بزرگ باشد این نیرو جریان مایع را تغییر می‌دهد و از این اثر برای جداکردن مایعات در واحد جداسازی پلتفرم استفاده می‌شود. وقتی مایع از مقاطع مختلف عبور می‌کند، کشش سطحی نیروی گریز از مرکز از را متعادل می‌کند و در نتیجه جریان مایع را بلوکه می‌کند. سرعت چرخش بیشتری نیاز است تا مایع وارد محفظه بعدی شود؛ بنابراین پروسه به جریان درآوردن مایع در چندین مرحله انجام می‌شود. اجزای تیپیک واحدهای مختلفی در ساختار این دیوایس وجود دارد که شامل دریچه‌ها، اندازه‌گیری حجم، مخلوط-کن و تغییر جریان می‌شود. وقتی نیروی گریز از مرکز کوچک‌تر باشد مایع در محفظه اول می‌ماند، وقتی نیروی گریز از مرکز در نتیجه افزایش سرعت چرخش از کشش سطحی بیشتر شود مایع از دریچه عبور می‌کند و وارد محفظه بعدی می‌شود. از این قاعده می‌توان برای کنترل جریان به وسیله تنظیم سرعت چرخش دیسک استفاده کرد. دریچه‌های متداول دریچه‌های آب گریز، آب دوست، سیفون و دریچه‌های کیسه مانند هستند. اندازه‌گیری حجم یک عملکرد تیپیک میکروفلوییدیک‌های سانتریفوگال است که برای دستیابی به مقدار معینی از واکنش دهنده مایع استفاده می‌شود. این عملکرد به سادگی با اتصال یک کانال برای جریان اضافه به محفظه استفاده ایجاد می‌شود. در ابعاد میکرو به دلیل محدود بودن مایع و عدد رینولد کوچک این کار به سختی انجام می‌گیرد. یکی از متدهای متداول چرخاندن دیسک در جهات مختلف است، یک بار ساعتگرد و بار دیگر پادساعتگرد. آزمایش و شناسایی آماده‌سازی نمونه قبل از واکنش دادن مواد با واکنش دهنده‌ها باید آنها را برای واکنش آماده کرد. | ## بخش 3: بیوچیپ میکروفلوئیدی گریز از مرکز | سدیمانتاسیون سلول‌های خونی از پلاسما با چرخاندن دیسک برای مدت معینی به دست می‌آید. بعد از جداسازی مرحله لیز سلولی باید انجام شود تا ژنوم یا پروتئین‌های سلول آزاد شوند تا بتوان روی آن آزمایش کرد. این تست بر پایه شناسایی آنتی‌بادی یا آنتی‌ژن است و معمولاً به وسیله علامت زدن آن‌ها با برچسب‌های فلورسنت یا آنزیمی انجام می‌شود. در مرحله اول آنتی‌ژن‌های موجود به کانالی که در آن آنتی‌بادی‌ها کت شده‌اند اضافه می‌شوند. در انتها وقتی سوبسترا اضافه شود به وسیله آنزیم به یک ماده قابل شناسایی تبدیل می‌شود. PMID 17222004 ریزآرایه نوکلئیک‌اسید به ابزار مناسبی برای آنالیز ژنی، نمایش بیان ژن‌ها و آزمایش‌های تشخیصی تبدیل شده‌اند. در مرحله اول سطح کانال‌ها در حضور ازن با UV تابیده می‌شود تا یک سطح آب‌دوست باتراکم بالای گروه‌های اسید کربوکسیلیک ایجاد شود. سپس مولکول‌های شناساگر مثل بیوتین،DNA یا IgG به وسیله پیوند آمیدی به سطح پلی‌کربنی متصل می‌شوند. در مرحله سوم مولکول‌های هدف که با برچسب‌های فلورسنت علامت‌گذاری شده‌اند با این مولکول‌های شناساگر جفت می‌شوند. در مرحله چهارم و پنجم نانوذرات طلا و نقره اضافه می‌شوند تا اندازه ذرات افزایش یابد. نوع اول تغییر سخت‌افزار و نرم‌افزار است که به علت هزینه بالا قابل انجام در کشورهای در حال توسعه نیست. نوع دوم با سخت‌افزارهای موجود، ولی با نرم‌افزار جدید انجام می‌شود و نوع سوم با نرم‌افزار و سخت‌افزارهای معمول انجام می‌شود. | ## جمع‌بندی | روش خواندن دیسک به نوع سیستم بستگی ندارد و ۲ روش برای آن وجود دارد، روش AAS و روش ERD.