ابتكر باحثون من المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا (NIST) أداة جديدة مفيدة لإنشاء تفاعلات كيميائية بين الجسيمات المفردة لتحضير قطرات صغيرة تحتوي على جزيئات مفردة محل الاهتمام
اخترع باحثون من المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا (NIST) أداة جديدة مفيدة لإنشاء تفاعلات كيميائية بين جزيئات مفردة يمكن استخدامها في الموائع الدقيقة - معالجة السوائل على نطاق مجهري - لتحضير قطرات دقيقة تحتوي على جزيئات مفردة مثيرة للاهتمام. .
من خلال الجمع بين طريقة الموائع الدقيقة المتطورة هذه المتمثلة في "القطرة كما يحلو لك" مع "المجمعات الضوئية" القادرة على دمج عدة قطرات وبالتالي التسبب في تفاعل محتواها الكيميائي مع بعضها البعض، قد يتمكن البحث، في النهاية، أدى ذلك إلى تطوير نظام صغير ومتكامل لتلقي المعلومات على مستوى الدراسة المعزولة حول بنية ووظيفة المواد العضوية المهمة، مثل البروتينات والإنزيمات والحمض النووي.
نجح الباحثون في صنع جهاز ميكروفلويديك مزود بقناة يمكن أن يتدفق فيها الماء. يتم ضغط الماء في مجرى ضيق نتيجة للضغط الذي يمارس عليه خليط من الزيوت عالية اللزوجة، ثم يستمر في حاويات أضيق. فالانخفاض الحاد في ضغط الماء -الذي يحتوي أيضا على القليل من المادة الصابونية- يقلل من التوتر السطحي لها ويقسمها إلى قطع صغيرة، على غرار الظاهرة التي تحدث عندما ينقسم تيار رقيق من الماء يتدفق من الصنبور إلى قطرات في طريقه إلى الأسفل.
حجم القطع موحد للغاية وقابل للتعديل عن طريق تغيير عرض الأنابيب الموجودة في الجهاز. وباستخدام هذه الطريقة، تمكن الباحثون من إنشاء شظايا يبلغ قطرها حوالي ميكرومتر واحد.
في قناة الموائع الدقيقة، يتم تحميل شظايا الماء بالمواد المطلوبة، بالتركيز الصحيح تمامًا، بحيث تحتوي كل شظية في حالتها النهائية، في المتوسط، على جزء واحد فقط. في كل قطعة، تتحرك الأجزاء الفردية بحرية في نوع من الكرة المتباعدة، جنبًا إلى جنب مع أجزاء الماء التي تشكل غمد القطعة.
وباستخدام شعاع الليزر، تمكن الباحثون من تقريب شظيتين أو أكثر من بعضهما البعض حتى تصطدما وملاحظة التفاعل الذي يحدث بالطرق البصرية. في تجاربهم الأولية، مزج الباحثون جزيئات مشعة تنبعث منها ألوان مختلفة، لكنهم في المستقبل ينوون إجراء تفاعلات كيميائية أكثر إثارة للاهتمام مثل التفاعل بين الجسم المضاد وسبب العدوى أو التفاعل بين الكروموسوم والدواء.
يمكن للباحثين تصميم شعاع ليزر بأي شكل مرغوب، وبالتالي من الممكن التقاط ليس فقط الأجزاء الفردية، ولكن سلسلة كاملة منها، وبالتالي فتح نافذة لإمكانيات جديدة للفحص المجهري للجسيمات المفردة.
