ШИНЭ 3D ХЭВЛЭХ ТЕХНОЛОГИ НЬ ЭМНЭЛГИЙН ШИНЖИЛГЭЭНИЙ ТӨХӨӨРӨМЖИД ШИНЭ ЭРИН ҮЕ АВЧИРЧ БАЙНА
Микрофлюидик
төхөөрөмж нь бичил төвшинд бөөм, эсийн шингэний шинж чанарыг шалгах
боломжийг био-анагаах ухааны судлаачдад олгодог микросхем дээр сийлж
үүсгэсэн жижиг сувгуудаас бүрдэх авсаархан шалгах хэрэгсэл юм. Энэ төхөөрөмж нь
хорт хавдар, чихрийн шижин, COVID19 зэрэг өвчний эмчилгээний судалгаа,
эмийн хөгжил, оношлуурт амин чухал юм.
Гэсэн
хэдий ч иймэрхүү төхөөрөмжийг үйлдвэрлэх нь маш их ажиллагаатай бөгөөд жижиг
суваг болон нүхнүүдийг ихэвчлэн гараар сийлбэрлэх
эсвэл туршилтад тунгалаг давирхайн микросхем болгон хэвлэх
шаардлагатай болдог.
3D
хэвлэл нь био-анагаах ухааны төхөөрөмж үйлдвэрлэхэд олон давуу талтай
хэдий ч одоог хүртэл микрофлюидик төхөөрөмжид шаардлагатай нарийн ширхэгтэй
давхаргыг бүтээхэд хангалттай мэдрэмтгий бус хэвээр байна.
“USC Viterbi” инженерийн сургуулийн судлаачид
одоогоор микрофлюидик сувгийг микросхем дээр урьд өмнө нь хүрч байгаагүй нарийн
микро масштабаар угсрах боломжийг олгодог өндөр нарийвчлалтай 3D хэвлэх аргыг
боловсруулахаар ажиллаж байна.
Аж
үйлдвэр ба системийн инженерийн
доктор Дэниел Ж.Эпштейнээр удирдуулсан судалгаа нь “Nature
Communications” сэтгүүлд нийтлэгдсэн. Энэхүү судалгаанд Аж үйлдвэр ба
системийн инженерийн төгсөгч Ян Сю, Сансар судлал, механик, үйлдвэр,
системийн инженерийн сургуулийн профессор Ён Чен, Химийн инженерчлэл,
материал судлалын профессор Ноа Малмштадт, “Purdue” их сургуулийн
профессор Хуачао Мао нар хамтран оролцжээ.
Судалгааны
баг шингэн давирхайн материалыг хатуу эцсийн төлөвт хувиргах үйл явцыг хянахын
тулд гэрлийг хэрэглэдэг “торт фотополимержилт” гэж нэрлэгддэг 3D хэвлэх
технологийг ашигласан.
“Гэрлийн
проекцын дараа бид эд ангиудыг (микросхемийг) хаана барихаа үндсэндээ шийддэг.
Бид гэрлийг ашигладаг тул нарийвчлал нь давхарга дотор талд нэлээд өндөр байж
болох боловч давхаргын хооронд нарийвчлал нь нилээд бага
байдаг. Энэ нь микро хэмжээст суваг барихад тулгарч буй сорилт болж байна"
гэж Чен хэлэв.
"Анх
удаа сувгийн өндөр нь 10 микрон байх зүйлийг хэвлэх боломжтой болж байна; бид
энэхүү процессыг маш нарийн буюу нэмэх, хасах нэг микроны алдаатай удирдах боломжтой
юм. Энэ нь өмнө нь хэзээ ч хүрч байгаагүй нарийвчлал юм. Тиймээс жижиг
сувгуудыг 3D-р хэвлэх аргын төвшинд шинэ амжилт болсон" гэж
тэрээр нэмж хэлэв.
Торт фотополимержилт нь шингэн фотополимер давирхайгаар дүүргэсэн савыг ашигладаг бөгөөд хэвлэгдэж байгаа зүйлс давхарга давхаргаар хэвлэгддэг. Хэт ягаан туяа нь объект дээр тусан давхарга бүрийн давирхайг хатааж, хатууруулдаг. Үүний дараа хэвлэлийн платформ нь дээш эсвэл доош хөдлөн нэмэлт давхаргууд бий болгодог.
Гэхдээ
микрофлюидик төхөөрөмжийн хувьд торт фотополимержилт нь микросхем дээр
шаардлагатай жижиг нүх, сувгийг үүсгэх үедээ алдаа гаргах боломжтой байдаг. Хэт
ягаан туяаны гэрлийн эх үүсвэр нь төхөөрөмжийн сувгийн ханан дээрх шингэн
давирхайн үлдэгдэлд гүн нэвтэрч, материалыг хатууруулдаг бөгөөд энэ нь хэвлэсэн
төхөөрөмжийг бөглөрөхөд хүргэж болдог.
"Гэрлийг
тусгах үед сувгийн хананы зөвхөн нэг давхаргыг хатааж, сувгийн доторх
шингэн давирхайд гэрлийг хүргэхгүй байх ёстой. Тэгэхээр бид энэ
гүнийг 10 микрон байлгахаар зорьж байна" гэж Чен хэлэв.
Тэрээр
хэлэхдээ, одоогийн зах зээлд байгаа энэ төрлийн технологиудад тунгалаг бус
давирхайг хэрэглэдэг ба нэг давхаргын өндөр нь 100 микрон байдаг.
Хэрэв тунгалаг давирхай хэрэглэвэл гэрэл илүү гүн нэвтэрч давхаргын өндөр
нь 100 микроноос илүү өндөр болно.
"Гэхдээ микрофлюидик сувагтай ажиллаж байгаа үед
ихэвчлэн микроскопын төвшинд ажиглах шаардлага гарах ба тунгалаг бус
давирхай хэрэглэх тохиолдолд үе давхаргууд харагдахгүй болно.
Тиймээс зайлшгүй тунгалаг давирхай ашиглах хэрэгтэй болдог"
гэж Чен хэлэв.
Микрофлюидик төхөөрөмжид тохирох микро
масштабын төвшинд тунгалаг давирхайн сувгийг нарийн үүсгэхийн тулд
судалгааны багийнхан гэрлийн эх үүсвэр болон хэвлэгдсэн төхөөрөмжийн
хооронд хөдөлдөг, сувгийн хананд шингэнийг хатууруулахаас сэргийлдэг
өвөрмөц туслах платформыг бүтээжээ.
"Микрофлюидик сувгууд нь амьдралд маш олон
хэрэглээтэй. Та цусны дээжийг сувгаар урсгаж, бусад химийн бодисуудтай холих
боломжтой. Жишээлбэл, COVID эсвэл цусан дахь сахарын хэмжээ ихэссэн эсэхийг
илрүүлэх боломжтой" гэж Чен хэлэв.
Түүний
хэлснээр шинэ 3D хэвлэх платформ нь микро масштабын сувгуудаар бөөмс ангилах гэх
мэт хэрэглээний өргөн боломжийг бидэнд олгосон. Бөөм ялгагч нь өөр өөр
хэмжээтэй хэсгүүдийг салгаж чадах өөр өөр хэмжээтэй тасалгааг ашигладаг микрофлюидик микросхемийн нэг төрөл юм. Энэ нь хорт
хавдрыг илрүүлэх судалгаанд ихээхэн ашиг тусыг өгөх болно.
"Хавдрын
эсүүд 20 микрон орчим байдаг ердийн эсүүдээс арай том буюу 100 микроноос их байж болно"
гэж Чен хэлэв. "Одоогоор бид хорт хавдрын эсийг шалгахын
тулд био-пси ашиглаж, эрүүл эс болон хавдрын
эсийн холимгийг илрүүлэхийн тулд өвчтөнөөс эд эсийг зүсэж авдаг.
Үүний оронд энгийн микрофлюидик төхөөрөмжийг ашиглан (дээжийг) нарийн хэвлэсэн
сувгуудаар урсган эрүүл болон
хавдрын эсүүдийг ялган
авна.
Чен хэлэхдээ судалгааны баг одоо 3D хэвлэх
шинэ аргын патентын өргөдөл гаргах шатандаа явж байгаа
бөгөөд эмнэлгийн туршилтын төхөөрөмжийг үйлдвэрлэх техникийг
арилжаанд нэвтрүүлэх чиглэлээр хамтран ажиллах байгууллагуудтай холбоо
тогтоохыг эрэлхийлж байна гэв.
Мэдээ бэлтгэсэн: ФТХ, Элетроник, фотоникийн лаборатори ИТА А.Пүрэв-Очир
Эх сурвалж:
https://phys.org/news/2022-04-3d-technique-game-changer-medical.html#:~:text=Microfluidic%20devices%20are%20compact%20testing,and%20cells%20at%20a%20microscale.