Laboratoř na Mikročipu (Lab-on-a-chip)
Chemická laboratoř na mikročipu je oblast, která je stará pouhých deset let a fascinuje nejen chemiky, ale i lékaře, vojáky - a samozřejmě farmaceutické společnosti. Jak by také ne. Vždyť možnost detekovat a přesně identifikovat výbušniny či nervové bojové látky v poli v několika vteřinách, či zjistit stav inzulínu v krvi pacienta nebo vrozenou dědičnou vadu přímo v lékařské ordinaci, a nečekat na několikadenní analýzu (v obou případech vojáků i pacientů bývá často pozdě) bylo jen pouhým snem po desítky let - až do dnes. Díky novým technologiím, kdy lze celou chemickou laboratoř integrovat na mikročip se sen stává realitou.
Koncept laboratoře na čipu byl vyvinut počátkem devadesátých let ve Švýcarsku v jedné farmaceutické firmě. Zprvu základní výzkum se rázem stal horkou oblasti, kdy se z aplikací očekávají zisky desítk až stovek miliard dolarů v příštích deseti letech. Praktické aplikace jsou kam se podíváte - a trhem jsou jak armády, lékaři, tak i vy, jednotlivé osoby. Vždyť kdo by si nechtěl za pár desítek dolarů ověřit, jestli jeho dítě bude či nebude mít tu či onu dědičnou vadu (doma), kdo by si doma nechtěl zjistit, zda nemá tu či onu chorobu (bez toho, aby chodil k lékaři) či kdo by nechtěl vědět, co obsahuje voda, kterou každý den pije. A tak není divu, že v této oblasti pracují desítky výzkumných týmu.
Co to "Laborator na čipu"vlastně je
Laboratoř na mikročipu (Lab-on-a-chip) má s mikročipy používanými v počítačích společnou několik zásadních vlastnosti. Za prvé svoji velikost - několik centimetrů čtverečních. Ta je výhodná zvláště pro přenosnost takovéto laboratoře. Je složená z materiálu podobnému tomu, který se používá na výrobu počítačových čipu - z křemíku či z oxidu křemičitého (laicky - ze skla). S těmito materiály má počítačové odvětví zkušenosti, a tak není divu, že do výzkumu neinvestují milióny dolarů jen farmaceutické firmy, ale i firmy jako je Intel či IBM. Nemohou si přece nechat kus koláče z obrovského trhu uniknout.
Jak to vlastně funguje
Materiály a velikostí veškerá podobnost počítačových a chemických mikročipů končí. Laboratoř na mikročipů je složitý systém kanálků o rozměrech několika desítek mikrometrů, ve kterých je míchán vzorek s reakčním činidlem (to proto, aby byl pro detektor umístěn na čipu „viditelným“ způsobem), dále následuje dělení látky (či látek), jež vás zajímají, od ostatních, a na konec detekce, která se nakonec zaslouží, kdy se látky nakonec objeví na vašem koncovém zařízení. A to vše díky malým rozměrům kanálků, kterými kapalina se vzorky a činidly putuje, v několika málo vteřinách, maximálně minutách. Ona kapalina se v čipu nepohybuje pomoci mikropump, které by byly náročné (= drahé) na výrobu, ale pomocí jevu zvaného elektroosmóza, kdy se kapalina dá sama do pohybu, když do ní aplikujete elektrické pole.
Laboratoř na Marsu – hledání života
Přenosnost laboratoře na čipu má velkou výhodu také při výzkumu Sluneční soustavy. Není nutné vyslat sondu, aby odebrala vzorky z nějaké planety a přivezla je zpět na Zem na jejich analýzu. Pracovalo se na výzkumu, kdy bude sonda vyslána na polární čepičky Marsu, aby se její část podobná torpédu protavila (díky radioaktivnímu plutoniu v jeho špici) do hloubky polární čepičky. V sondě bude umístěn čip, který dokáže detekovat základní stavební kameny buněčných stěn - nasycené kyseliny (obsahují je všechny živé organismy na Zemi). Pokud mikročip nějaké nasycené kyseliny najde, topedo o tom vyšle signál sondě a sonda na Zem. To, že roztavená voda nad torpédem zamrzne, a to že bude i s laboratoří na čipu obětováno, nevadí - důležité je, že dostaneme požadované informace o potenciálním výskytu života na jiných planetách. Vypuštění této sondy se plánuje na rok 2007, pokud americký kongres nezkrátí rozpočet. Vyslání obdobných sond s laboratoří na čipu (na palubě) k měsícům Jupiteru a Saturnu se plánuje ve výhledu 15 - 20 let. Máme se na co těšit.
