ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ
ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ
Κυριακή 9 Μάρτη 2008
Σελ. /24
ΕΝΘΕΤΗ ΕΚΔΟΣΗ: "7 ΜΕΡΕΣ ΜΑΖΙ"
Εργαστήριο σε μέγεθος νυχιού!

Το πρωτότυπο που περιγράφει αυτό το σχεδιάγραμμα κατασκευάστηκε στο πανεπιστήμιο του Μίτσιγκαν και λειτουργεί με μετακίνηση μικροσκοπικών σταγόνων υγρών μέσα σε ένα λαβύρινθο από μικροσωληνώσεις. Σε μόλις 15 λεπτά μπορεί να δείξει αν στο δείγμα αίματος υπάρχει ο ιός της γρίπης
Το πρωτότυπο που περιγράφει αυτό το σχεδιάγραμμα κατασκευάστηκε στο πανεπιστήμιο του Μίτσιγκαν και λειτουργεί με μετακίνηση μικροσκοπικών σταγόνων υγρών μέσα σε ένα λαβύρινθο από μικροσωληνώσεις. Σε μόλις 15 λεπτά μπορεί να δείξει αν στο δείγμα αίματος υπάρχει ο ιός της γρίπης
Φανταστείτε δοκιμαστικούς σωλήνες, σταγονόμετρα, χημικά αντιδραστήρια και θερμαντήρες ενός εργαστηρίου χημείας να συρρικνώνονται τόσο πολύ που να χωράνε πάνω σε ένα μικροτσίπ μεγέθους νυχιού του αντίχειρα. Ενας διαρκώς αυξανόμενος αριθμός εταιρειών και πανεπιστημίων στις ΗΠΑ ανακοινώνουν ότι έχουν κατασκευάσει τέτοια τεχνολογικά επιτεύγματα, που είναι ικανά να πραγματοποιήσουν χημικές και μικροβιολογικές αναλύσεις, εντοπίζοντας παθογόνους μικροοργανισμούς στο αίμα ασθενών και τοξίνες σε αλλοιωμένα τρόφιμα. Ωστόσο, όλες αυτές οι συσκευές απέχουν πολύ από το να είναι φορητές. Αν και ο αισθητήρας που εξετάζει τη σταγόνα αίμα ή το κομματάκι ύποπτου κρέατος μπορεί να χωράει στο χέρι ενός ανθρώπου, ο εξοπλισμός που χρειάζεται για να μετακινηθεί το ρευστοποιημένο δείγμα μέσα από τους λιλιπούτειους σωλήνες του μικροτσίπ, έχει μέγεθος τραπεζιού, αν όχι μεγαλύτερο.

Οι δυσκολίες του ρευστομηχανικού στο μικρόκοσμο

Δύο ερευνητικές ομάδες προσπαθούν να ξεπεράσουν αυτό το εμπόδιο στη φορητότητα, με ευρηματικές μεθόδους μικρορευστομηχανικής, δηλαδή μεθόδους ακριβούς χειρισμού μικροσκοπικών σταγόνων. Μετακινώντας τα μόρια των υγρών με τη βοήθεια αέρα υπό πίεση ή ηλεκτρισμού, οι δύο ομάδες προσπαθούν να ενσωματώσουν όλον τον απαραίτητο εξοπλισμό σε μια φορητή συσκευή όχι μεγαλύτερη από εκείνη της μνήμης USB για ηλεκτρονικούς υπολογιστές (USB flash drive). Αν και τα εργαστήρια σε μικροτσίπ που έχουν κατασκευαστεί μέχρι τώρα είναι όλα χειροποίητα, οι προδιαγραφές τους είναι για μαζική παραγωγή και όταν αυτή γίνει πραγματικότητα, το κόστος είναι δυνατόν να πέσει μέχρι και στο ένα ευρώ το κομμάτι, αφού για την κατασκευή τους απαιτούνται ελάχιστες ποσότητες υλικών.

Το εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα μεταξύ δύο ακροδεκτών μπορεί να αντλήσει υγρά κατά μήκος ενός καναλιού διαμέτρου μερικών μικρομέτρων. Αλλά η τυρβώδης ροή μεταξύ των ηλεκτροδίων (πάνω) κάνει την όλη διαδικασία αργή. Μια νέου τύπου αντλία (κάτω) επιταχύνει τη ροή κατά 10 φορές. Δίνοντας μορφή σκαλοπατιού στα ηλεκτρόδια, ανάμεσά τους σχηματίζονται δίνες που λειτουργούν σαν τα καρούλια στους ατέρμονους μεταφορείς (ταινιόδρομους).
Το εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα μεταξύ δύο ακροδεκτών μπορεί να αντλήσει υγρά κατά μήκος ενός καναλιού διαμέτρου μερικών μικρομέτρων. Αλλά η τυρβώδης ροή μεταξύ των ηλεκτροδίων (πάνω) κάνει την όλη διαδικασία αργή. Μια νέου τύπου αντλία (κάτω) επιταχύνει τη ροή κατά 10 φορές. Δίνοντας μορφή σκαλοπατιού στα ηλεκτρόδια, ανάμεσά τους σχηματίζονται δίνες που λειτουργούν σαν τα καρούλια στους ατέρμονους μεταφορείς (ταινιόδρομους).
Τα εργαστήρια πάνω σε μικροτσίπ μπορούν να πραγματοποιήσουν ταυτόχρονα εκατοντάδες πειράματα σε ένα κλάσμα του χρόνου που απαιτείται για να γίνουν αυτά σε συμβατικού μεγέθους εργαστηριακές συσκευές. Μικροσκοπικοί σωλήνες και βαλβίδες πάνω στα μικροτσίπ μπορούν να θερμάνουν, να ψύξουν και να αναμείξουν μικροσκοπικά δείγματα και αντίστοιχες ποσότητες αντιδραστηρίων, αλλά και να επιτρέψουν πιο «εξωτικές» δοκιμές, όπως η ηλεκτρική διέγερση του δείγματος. Ο εξοπλισμός που απαιτείται για τη θέρμανση, την ψύξη και την ανάμειξη είναι συγκριτικά ογκώδης, εξαιτίας της ιδιαίτερης συμπεριφοράς των υγρών. Οταν παγιδευτούν μέσα σε τριχοειδή αγγεία, ακόμα και τα υδατικά διαλύματα συμπεριφέρονται σαν μελάσα. Είναι πολύ δύσκολο να σπρωχτούν μέσα από τα αγγεία. Κι όταν τελικά μετακινούνται, έχουν μια εξαιρετικά ομαλή ροή, που δε βοηθά την ανάμειξή τους με τα αντιδραστήρια, ώστε να πραγματοποιηθούν οι επιδιωκόμενες χημικές αντιδράσεις. Το σπρώξιμο των υγρών με αέρα μέσα στους σωλήνες των μικροτσίπ απαιτεί ογκώδη συστήματα σωληνώσεων. Η οδήγηση των υγρών με τη βοήθεια ηλεκτρικού ρεύματος απαιτεί υψηλές διαφορές δυναμικού.

Γιατί και για ποιον;

Ομως ποια είναι η κοινωνική αναγκαιότητα αυτής της εντυπωσιακής τεχνολογίας; Για ποιον κατασκευάζεται και τι έχει να προσφέρει; Οπως νομοτελειακά συμβαίνει στον καπιταλισμό, τη σχετική έρευνα ωθεί το κυνήγι του κέρδους, η προσμονή κάποιων κεφαλαιοκρατών (αλλά και επιστημόνων που ενδιαφέρονται «να πιάσουν την καλή») ότι με βάση τους νόμους της αγοράς μπορούν να προσμένουν μια ικανοποιητική και, γιατί όχι, εξαιρετική απόδοση των κεφαλαίων που θα επενδυθούν. Συνήθης κινητήρια δύναμη τέτοιων ερευνών είναι και η κρατική παρέμβαση, με τη μορφή χρηματοδότησης, μέσω ειδικών κρατικών οργανισμών, στρατιωτικού ή πολιτικού χαρακτήρα. Αλλωστε, ο στρατός των ΗΠΑ είναι ο πιθανότερος αγοραστής των μικροσκοπικών εργαστηρίων, αφού αυτά θα του επιτρέψουν πολύπλοκες αναλύσεις σε συνθήκες μάχης, καθώς και τον γρήγορο εντοπισμό παραγόντων βιολογικού πολέμου (αφού θα έχει μολυνθεί ο στρατιώτης που θα φέρει τη συσκευή...).

Τα μικροσκοπικά εργαστήρια μάλλον δε θα αντικαταστήσουν τις περισσότερες από τις αναλύσεις που κάνουν οι ασθενείς σε νοσοκομεία και ιατρικά κέντρα, για τις οποίες συνήθως αρκούν οι απαντήσεις σε μερικές ώρες ή την επόμενη μέρα. Η χρησιμότητα της τεχνολογίας των μίνι εργαστηρίων για την κοινωνία βρίσκεται περισσότερο στον άμεσο εντοπισμό από τους νοσηλευτές των πρώτων βοηθειών τυχόν προβλημάτων υγείας των εκτάκτων περιστατικών, έτσι ώστε να φτάνει ο ασθενής με μεγαλύτερη ασφάλεια και σε καλύτερη κατάσταση στο νοσοκομείο. Θα μπορούσε, επίσης, να βοηθήσει στην αντιμετώπιση απότομων εξάρσεων εισαγωγών σε νοσοκομεία, λόγω φυσικών καταστροφών ή άλλων αιτίων, ώστε να μην υπάρχει επικίνδυνη για την υγεία των ασθενών καθυστέρηση στην παράδοση των αποτελεσμάτων των ενδονοσοκομειακών εξετάσεων. Χρήσιμη θα ήταν η τεχνολογία αυτή και για τους ασθενείς από απομακρυσμένες αγροτικές περιοχές, που δυσκολεύονται να περάσουν την επόμενη μέρα για να παραλάβουν τα εργαστηριακά αποτελέσματα.

Το ζήτημα είναι ότι η επιστήμη και η τεχνολογία δεν τίθενται με προγραμματισμό και σχέδιο στην υπηρεσία των λαϊκών αναγκών, αλλά στην υπηρεσία της αγοράς, στο ατομικό συμφέρον που επιδιώκει την επίτευξη υψηλών ποσοστών κέρδους, ανεξάρτητα ή και ενάντια στις κοινωνικές ανάγκες. Συχνά αναπτύσσονται τεχνολογίες, που έχουν μικρή ή ελάχιστη κοινωνική σημασία, ενώ άλλες στις οποίες θα έπρεπε να δινόταν προτεραιότητα καθυστερούν, επειδή δεν προσφέρουν ικανά κέρδη, ή απαιτούν μεγάλη αρχική επένδυση, ή δε «γυαλίζουν» την κατάλληλη στιγμή σε κάποιον καπιταλιστή, ή έρχονται σε αντίθεση με τα συμφέροντα μερίδας του κεφαλαίου και δεν προσφέρουν κάποιο πλεονέκτημα για τη σταθεροποίηση και ισχυροποίηση του καπιταλιστικού κράτους, ούτε του είναι απαραίτητες στον ανταγωνισμό με άλλα κράτη.


Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: «Scientific American»



Ευρωεκλογές Ιούνη 2024
Μνημεία & Μουσεία Αγώνων του Λαού
Ο καθημερινός ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ 1 ευρώ