微型芯片上的大型实验室

将化学实验室缩小到指甲大小,可以在家中和战场上提供即时医疗检测

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想象一下,将烧杯、滴管、化学品和加热器等化学实验室设备缩小到一个可以挂在钥匙链上的微芯片上。越来越多的公司和大学声称已经设计出这样的奇迹,准备执行重要的分析,从检测士兵血液中的生物战剂到识别受污染的汉堡肉中的毒素。然而,几乎所有新设备都出奇地不便携。检查一滴血或一块牛肉屑的传感器可能确实可以握在手中,但实际移动液化样品通过芯片微小管道所需的设备通常占据桌面或更多空间。

两个研究团队正在通过创新的微流体技术克服这一障碍——精确操控微小液滴。通过使用空气或电力移动液体分子,这些团队正在将采样、分析和报告所需的设备集成到一个 USB 闪存驱动器大小的装置中。尽管目前的芯片是手工制作的,但这些设计最终可以实现大规模生产。这一前景最终将把芯片实验室带到最需要它们的地方——发展中国家、战场和家庭——在那里它们可以快速检测艾滋病毒、炭疽病或大肠杆菌。甚至可以将芯片植入糖尿病患者体内,以帮助监测其血糖和胰岛素水平。

查尔斯·Q·崔《大众科学》的长期撰稿人。他的作品也曾发表在《纽约时报》、《科学》、《自然》、《连线》《LiveScience》等刊物上。在业余时间,他游历了七大洲。

更多作者:查尔斯·Q·崔
大众科学 Magazine Vol 297 Issue 4本文最初以“微型芯片上的大型实验室”为标题发表于《大众科学》杂志 第 297 卷第 4 期(
doi:10.1038/scientificamerican102007-s2mDshv7Fnov2i9ZrfOc4
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