Nové cesty v mikrofluidike pri objavovaní liekov a personalizovanej medicíne

Oblasť mikrofluidiky, veda o presnej manipulácii s tekutinami v mikrometrových a nanometrových mierkach, prešla za posledné desaťročia pozoruhodnou transformáciou. Z pôvodných mikro analytických systémov (MicroTAS) sa vyvinula do dnešných sofistikovaných platforiem laboratórium na čipe (Lab-on-a-Chip). Rýchly rast tohto trhu, ktorý v roku 2024 prekročil hodnotu 20 miliárd dolárov a do roku 2029 sa predpokladá jeho zdvojnásobenie, podčiarkuje jeho rastúci význam. 

Kľúčové technologické pokroky poháňajúce tento rast zahŕňajú "materiálovú revolúciu", ktorá posúva od tradičných pevných čipov na báze kremíka a skla k flexibilným, biokompatibilným polymérom, ako je PDMS. Okrem toho sa objavila mikrofluidika na báze papiera, ktorá ponúka nákladovo efektívne a jednorazové riešenia, obzvlášť sľubné pre diagnostiku v mieste starostlivosti a monitorovanie životného prostredia.

Zdroj Foto: Advanced Materials Interfaces (2025). DOI: 10.1002/admi.202500178

Ďalším dôležitým trendom je "digitalizácia", ktorú ilustruje kvapôčková mikrofluidika, ktorá rozdeľuje tok tekutín na jednotlivé kvapôčky veľkosti nanolitrov, čo umožňuje extrémnu paralelizáciu pre rýchlejšie procesy. Digitálna mikrofluidika (DMF) zase využíva napäťové elektródy na presné riadenie jednotlivých kvapôčok veľkosti piko až mikrometrov bez potreby externých čerpadiel. Aplikácie mikrofluidiky sú rozsiahle a transformujúce. V zdravotníctve a vedách o živote je kľúčová pre vysokovýkonné skríningy pri objavovaní liekov, personalizovanú medicínu prostredníctvom systémov "orgán na čipe" a diagnostiku v mieste starostlivosti novej generácie.

Systémy "orgán na čipe" sú miniaturizované 3D modely orgánov, ktoré napodobňujú ľudskú fyziológiu na mikrofluidických čipoch, čo umožňuje testovanie liekov špecifických pre pacienta a má potenciál výrazne znížiť závislosť od testovania na zvieratách a urýchliť proces objavovania liekov. To má značné etické, ekonomické a medicínske dôsledky pre budúcnosť zdravotníctva a farmaceutického vývoja.

Mikrofluidika tiež presne riadi tvorbu hydrogélových častíc, s rozmermi od 10 nanometrov (10 x 10^-9 metrov) do 500 mikrometrov (500 x 10^-6 metrov), pre pokročilé dodávanie liekov, génové terapie a regeneráciu tkanív. Mimo biotechnológií nachádza mikrofluidika uplatnenie v nositeľných senzorických zariadeniach (napr. monitorovanie potu pre biomarkery ako hladina glukózy v krvi), efektívnych chladiacich systémoch pre elektroniku s vysokou hustotou a zlepšovaní bezpečnosti potravín prostredníctvom rýchlej detekcie patogénov prenášaných potravinami.  

Zdroj: phys.org.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}