نانو فناوری پایش فناورینانو پایش مجموعه ۱۱ شماره تحلیل فناوری پیشرفت روند تراشه روی آزمایشگاه قرایلو داود بازیار الهام فناوری پایش مرکز rasad@nano.ir آن از کوچکتر و میکرومتر مقیاسهای در علوم پیشرفت از پس روی آزمایشگاه آن به که گذاشت ظهور عرصه به پا جدیدی فناوری خیلی فراوانی دالیل به فناوری این میشود. گفته LOC یا ۱ تراشه حال در گرفت. قرار مختلف زمینههای در دانشمندان توجه مورد سریع حوزههای در تراشه روی آزمایشگاه استفاده موارد بیشترین حاضر الکترومکانیک مباحث با LOC است. دارویی و پزشکی زیستی علوم و فیزیک پایه علوم همراه به فناورینانو و بیوشیمی دانش و سیاالت پیچیده و جدید فناوری این رشد آهنگ بنابراین دارد سروکار شیمی این در است. وابسته ریز ابعاد در بهآن مرتبط دانشهای پیشرفت به رویکرد با جهان در LOC فناوری رشد روند است شده سعی گزارش و متخصصان برای مناسبی راهنمای تا شود بررسی کاربردی باشد. تصمیمسازان در زیستی تراشههای تولید آن محصول که است فناوری این از استفاده شدهاست. بخشها از بسیاری انجام امکان همچون دیگری تحقیقاتی زمینههای در مختلف علوم در سریع و پیچیده بسیار محاسبات آهنگ با اما دارد وجود کوانتومی کامپیوترهای مثل حرکت جلو به پزشکی حوزه به نسبت کمتری رشد روی آزمایشگاه فناوری گزارش این در میکند. و شده معرفی آن مختلف طبقهبندیهای و تراشه بخشهای در آن پیشرفت میزان و روند به سپس میشود. پرداخته مختلف یاLOC تراشه روی آزمایشگاه ۲ درک با همراه 1950 دهه در میکروفناوری ظهور تراشههای در نیمههادی ساختارهای مفاهیم سیستمهای تولید در بلندی گام میکروالکترونیکی ارتباط اما بود سیلیکونی ویفر جنس از میکرومتری دلیل به 1990 دهه تا تراشه روی آزمایشگاه با آن ماند] 1 [. متوقف سیاالت دانش ضعف مقدمه 1 وجود بیانگر تراشه روی آزمایشگاه فناوری بر مختلف آزمایشهای انجام قابلیت با تراشههایی مدارات از مجموعهای تراشه یک است. آن روی و سانتیمتر چند ابعاد در که است الکترونیکی تراشه ساخت شروع میشود. ساخته کوچکتر ظهور در عطفی نقطه میکرومتر مقیاسهای در حوزههای از یکی بود. آزمایشگاهی تراشههای سالمت و پزشکی زمینه در فناوری این به وابسته ۲۲۷ پياپي ۶ شماره 9۵ شهریور پانزدهم سال 30
شد. آغاز 1980 دهه اوایل در میکروسیاالت دانش و دارد قرار رشتهای بین علوم زمره در دانش این مهندسی شیمی فیزیک علوم از مجموعهای ویژگیهایی با را بیوفناوری و نانوفناوری بیوشیمی پیکو نانو )میکرو سیاالت کم بسیار حجم همچون و پایین انرژی مصرف کوچک ابعاد لیتر( فمتو و در سیاالت دربردارد. میکرو ابعاد در حجمی اثرات میکروسکوپی و ماکروسکوپی مختلف محیطهای میدهند. نشان خود از متفاوتی رفتارهای از استفاده با میتوان را سیال دینامیکی سیستمهای قطعات پیادهسازی و ۲ میکروالکترومکانیکی فناوری اعضای مثل مکانیکی )مینیاتوری( کوچک بسیار بیلیونها ساالنه اکنون که نمود تهیه حسگرها میشود] 2 [. ساخته سیستمها این از قطعه استنفورد دانشگاه در 1979 سال در LOC اولین اوایل و 1980 دهه اواخر از و شد ساخته و طراحی میکروپمپها روی بر LOC تحقیقات 1990 مجتمع رفتارهای مفاهیم و سیاالت حسگرهای فناوری این پیشرفت شد. آغاز سیستمها در سیاالت به ساده حسگر یک از را آنالیزی سیستم توانست کند] 3 [. تبدیل کامل آزمایشگاهی آنالیز یک بررسی پیشرفته آنالیزی سیستمهای طراحی مطالعه و پیچیده ارگانیکی برهمکنشهای میکروالکترونیکها توانایی بدون بیومولکولها سیستمهای ساخت فناوری نیست. امکانپذیر ابتدایی ذرات از شارشی که اپتیکی و الکترونیکی اب دارد وجود آنها در الکترونها و فوتونها مثل )مینیاتوری( کوچکسازی جدید نسبتا فناوری همچون بیوشیمی عوامل که شیمیایی ساختارهای میکنند پیادهسازی را بزرگ و پیچیده مولکولهای نمونههای آنالیز موارد این در است. متفاوت کامال پمپاژ خالصسازی با باید مختلف ترکیبات حاوی برای که باشد همراه شیمیایی فیلتراسیون و کردن کار )چیپها( آرایهای محیط یک در پیادهسازی نیست] 2 [. سادهای بهحدی میکروسیاالت فناوری به LOC وابستگی حاضر حال در که شرکتهایی از بسیاری که است میکنند فعالیت میکروسیاالت زمینه در دنیا در و هستند عالقمند LOC فناوری در تحقیق به سرمایهگذاری آن در مختلفی اهداف پیشبرد برای در کوچک و بزرگ شرکت 90 تقریبا میکنند. ایاالت آنها راس )در پیشرفته و صنعتی کشورهای میکروسیاالت زمینه در شرکت( 38 با امریکا متحده کانادا آمریکا جمله از بسیاری و دارند فعالیت LOCها موضوع برروی استرالیا و انگلیس فرانسه هستند] 4 [. فعال نیز جهانی مراکز بزرگترین از یکی مثال بهطور است انگلستان در Dolomite مرکز میکروسیاالت متفاوت کاربریهای با LOC تولید روی بر که 2005 سال در بهطوریکه میکند بررسی و مطالعه اتمسفری علوم مطالعه برای LOC ساخت بهمنظور انگلستان صنعت و بازرگانی وزارت از هوا( و )آب کردهاست] 5 [. دریافت باالیی تحقیقاتی هزینه کمک باز فضاهای در دارویی فوریتهای محیطی کنترل چراگاهها قابل غیر محیطهای کنترل مراقبتی کننده مصرف تولید خط سیستمهای از زیرمجموعهای LOC حاضر حال در که میشود محسوب آنالیتیکی میکروالکترومکانیکی شناخته ۳ کلی تحلیل میکروسیستمهای نام با اغلب آزمایشگاههای بیشتر ساخت فرایند مبنای میشوند. بیشتر ابتدا در است. نوری لیتوگرافی تراشه روی اما 3[. و ]6 میشد انجام سیلیکون روی بر فرایندها درخواستهایی بهدلیل LOC فناوری پیشرفت با زیستی/ سازگاری نوری خاص ویژگیهای مثل نمونهسازی و تولید هزینههای کاهش شیمیایی شیشه قلمکاری مثل جدیدی فرایندهای سریعتر متیل دی پلی پردازش باند و رسوب فلز و سرامیک شد. ایجاد LOC تولید برای ۴ سیلوکسان زیستی تراشههای ۳ برروی فعالیت حوزههای مورد در بیشتر که آنچه دیده اخبار و مقاالت در تراشه روی آزمایشگاه است. دارو و سالمت پزشکی زمینه در میشود که بود مبنا این بر زیستتراشه ساخت اولیه ایده به بافت یا خون از اعم زیستی نمونه آنکه بهجای گیرد قرار آزمایش مورد و شود برده آزمایشگاه بدن با سازگار و کوچک ابعاد در سیار آزمایشگاهی بهدرون آن هدایت با تا شود طراحی زنده موجود و آنالیز کشت نمونهگیری فرایندهای تمام بدن و شود انجام الزم فیزیکی و شیمیایی فرایندهای مخابراتی امکانات از استفاده با آزمایش نتیجه نهایتا از خارج در که گیرندهای به آن روی بر شده طراحی شود] 3 [. ارسال دارد قرار بدن در ۵ بایومیکروالکترومکانیک زیستی تراشههای با که قراردارند الکترومکانیکی سیستمهای رده و ژنتیک همچون زیستی علوم مفاهیم درک کاربرد با دستگاههایی ساخت پروتئینشناسی این حاضر حال در میسازتد. فراهم را زیستی زیستی حسگرهای شامل بهطورکلی دستگاهها سیستمهای خاص مولکولهای رصد و تشخیص غیره و تراشه روی بر آزمایشگاه فناوری دارو انتقال هستند] 7 [. کاربرد محیطهای آزمایشگاههای آنالیزی آزمایشگاههای کلینیکی آزمایشگاههای صنعتی تحقیقاتی دارویی آنالیزهای دارو کشف بیولوژی مورد در گزارش این در وقتی دلیل همین به زیستی تراشه منظور میشود صحبت LOCها و میکروالکترومکانیک فناوری دربرگیرنده که است است. میکروسیال مختلف دیدگاههای از LOC دستهبندی ۴ زمینه در گرفته صورت پیشرفتهای به توجه با زا متفاوتی طبقهبندیهای میتوان LOC فناوری کرد] 2 [. تعریف مختلفی دیدگاههای استفاده قابل محیطهای براساس LOC.۱ ۴ از مختلف محیطهای در LOC کاربرد قابلیت است. تراشه روی آزمایشگاه ساخت در پایهای اهداف ذاتی نیازهای فراخور به محیطها این از هریک در طراحی باید دارد وجود ماموریت انجام در که انجام تراشه روی آزمایشگاه ساخت در ویژهای LOCها طراحی اهداف از یکی مثال بهطور شود. است بیمارانی برای دارویی فوریتهای در استفاده به نمیتوانند فیزیکی شرایط وخامت بهدلیل که با که شوند داده انتقال آزمایشگاه یا بیمارستان محل مرتفع مشکالت نوع این سیار LOCهای از استفاده بیماریهای برای دارو دیگر کشف مثال میشود. در موجود فرایندهای که آنجایی از است. مختلف پیچیده بسیار حیوانات سایر به نسبت انسان بدن یک اثربخشی میزان موارد از بسیاری در و است ساخت نیست مقایسه قابل حیوان و انسان در دارو دارو یک بررسی بهمنظور نیز دارو کشف آزمایشگاه نیست. امکانپذیر کامل طور به بیماری درمان یا و که دادهاست نشان تراشه روی آزمایشگاه فناوری کاستیهای و نقایص این رفع در مؤثری گام میتواند باشد] 2 [. داشته موجود شناسایی مورد هدف براساس LOC.۲ ۴ دیگری دستهبندی محیطی طبقهبندی بر عالوه بر که دارد وجود تراشه روی آزمایشگاههای برای میشود. تهیه هدف نوع آنالیز و شناسایی اساس 31 ۲۲۷ پياپي ۶ شماره 9۵ شهریور پانزدهم سال
پایش فناوری نانو ذرات مورد بررسی در تراشه براین اساس مثال در نمونههایی مثل شیر و یا خون. روشهای آنالیزی و جداسازی به طبیعت نوع نمونه و روش آن در آزمایشگاه روی تراشه بستگی دارد] 2 [. LOC.۳ ۴ براساس حوزه کاربردی براساس بررسیهای انجام شده پیشرفتهای فعلی در زمینه ساخت و طراحی LOC در جدول زیر قابل مشاهده است. سلولها ماکرومولکولهای بین سلولی ماکرومولکولهای حل شده هدفهای کوچک ۵ روند رشد فناوری آزمایشگاه روی تراشه در جهان شمارش آنالیز فعالیت کشت پروتئین نوکلئو اسید پروتئین نوکلئو اسید کربوهیدرات لیپید یونها مولفههایطبیعی ملکولهای کوچک علیرغم عدم بلوغ دانش در زمینه میکروسیاالت و میکروالکترومکانیک در مقیاسهای ریز محققان تمام تالش خود را برای تکامل فناوری LOC انجام میدهند. این موضوع خبر از ظهور تحولی بزرگ در مسیر پزشکی سالمت و دارو در آینده نزدیک میدهد. زمینههای کاربرد تولید بافت روی تراشه پایش و درمان بیماری جداسازی اجزای زیستی مشخصهیابی پارامترهای زیستی سایر موارد کبد قلب شش کلیه بافت استخوانی جنین تومور پایش بیماری سرطان ویروس باکتری انگل سیاالت بدن ریوی درمان بیماری سرطان دیابت نانوذرات از پالسمای DNA خون استخراج سلول از میلیونها سلول جدایش ذرات زیستی از نمونه سیال جمعآوریسلولهای شناور در خون شمارش سلولهای خونی تشخیص آلودگی آب و هوا سیستم گردهافشانی در گلها هورمون بویین در گاوها آنالیز هیدروژن سولفید در مایعات مدلبندی جهان هستی سیستم عصبی قلبی صرع آلزایمر شرایط فیزیکی در صورتیکه بتوان مطالعه تراشهها را در بخش»سایرموارد«که در جدول 3 مشاهده میکنید نادیده گرفت LOC ها در حال حاضر در سه بخش کلی پایش و درمان بیماری مطالعات زیستی و ساخت بافتهای بدن بسیار مورد توجه دانشمندان قرار دارد. اثرات دارو لوازم آرایشی و بهداشتی و بیماریهای مختلف را بر روی آن بررسی کنند. مطالعه انواع داروها لوازم آرایشی و میزان اثرگذاری آنها در بافتهای بدن موضوعی است که به جهت اخالقی و علمی امکان انجام آزمایش آن از یک طرف بر روی LOC ۱ ۵. در تولید بافت فناوری ساخت اندام مصنوعی از دیرباز یکی از حوزههای مورد توجه متخصصان بودهاست تا بتوانند 34 سال پانزدهم شهریور 9۵ شماره ۶ پياپي ۲۲۷
عدم دیگر طرف از و است محدود بسیار حیوانات حیوانات اعضای روی بر مختلف مواد صحیح پاسخ وادار را متخصصان که است موضوعی انسان مشابه کردهاست. مصنوعی اندام ساخت جهت در تالش به قلب سلولهای که یونی کانالهای مثال بهعنوان هدایت را الکتریکی جریانهای آنها خالل از و نوع نظر از حیوانات سایر و انسان بین میکنند این ساخت در طرفی از است. متفاوت بسیار تعداد وجود نیز دیگر مهم هدف یک مصنوعی اندامهای دلیل به که است بیمارانی به عضو پیوند آن و دارد کلیه( )مثل خاصی عضو آسیبدیدگی یا و بیماری مزیت دو هدف این به رسیدن دادهاند. دست از را چندین انتظار به نیازی دیگر آنکه اول دارد مهم سالم انسان از جدید عضو دریافت برای بیمار ماهه خود بدن با شده تولید بافت آنکه دیگر و ندارد وجود پیوندی عضو زدن پس احتمال و بوده سازگار بیمار میرسد] 8 [. صفر به دیگر انسان به انسان یک از بافتاستخوانی قلب شش کلیه کبد بافت ساخت روی تومور بافت تولید و عصبی سیستم طراحی تولید به موفق متخصصان که است مواردی از تراشه کاملی بافت به رسیدن البته شدهاند. تراشه روی آنها فرایندهای و متابولیسمی شرایط کلیه بتواند که انجام طبیعی بافت نمونه مشابه کامال را شیمیایی اکثر دلیل بههمین و نشدهاست محقق هنوز دهد دارد] ۱۴-۹ [. قرار آزمایشگاهی مرحله در پیشرفتها در تراشه روی کبد بافت ساختن با مثال بهطور میتوان سوزن( یک )سر کوچک بسیار مقیاس در آزمایشگاه به نیاز بدون را کبد بودن سمی میزان کرد. تعیین باال بسیار دقت با دقیقه 30 زمان مدت تشخیص سهولت نوید شده ساخته اولیه نمونه این منزل در حتی و سرپایی بهصورت کبدی بیماریهای کم و تجاری بهصورت تراشه این ساخت میدهد. را است] 11 [. پروژه این دانشمندان اهداف از هزینه مرغ جنین انتقال برای مرغ تخم پوسته ساخت در را جنین رشد بهتر مطالعه امکان آن درون به فناوری این در میآورد. فراهم مناسب محیط یک داخل محیط درون به مایعات دیگر و خون تزریق با ار مختلف ناهنجاریهای و بیماریها میتوان غشاء کرد] 15 [. بررسی و شناسایی تولید را بافت یک که تراشههایی همه کنار در بافت چندین بتواند که تراشهای ساخت میکنند بر را همزمان آنالیزهای و کند تولید هم کنار در را پروژههای مهمترین از یکی دهد انجام آنها روی یک در دانشمندان از تعدادی است. بررسی حال در اروپا اتحادیه حمایت تحت بزرگ تحقیقاتی پروژه چهار است قادر که شدند تراشهای ساخت به موفق تولید را عصبی سیستم و قلب تومور کبد بافت معروف ۶ تراشه روی نوزاد به که پروژه این در کند. کرده معطوف خود به را بسیاری توجه و است از سلولی کشت در دوبعدی روش از استفاده بهجای تقلید بهتر را بدن شرایط که سهبعدی کشت روش پروژه این پیشرفت شدهاست. استفاده میکند تجاریسازی به امیدوار محققان که است طوری میلیون هزینههای کاهش و آینده سال سه تا آن و شناسایی در پیشین روشهای به نسبت یورویی هستند] 16 [. بیماریها درمان بالعکس. و است مختلف بیماریهای درمان و کنترل در طراحیشده LOCهای فراوانی دلیل به همچنین این در مهمتر موارد به میشود سعی بخش این شود. اشاره بخش بیماری پایش ۱.۳.۵ الزم مراقبتی روشهای و بیماری کنترل برای آثار بیماریزا عامل بیماری خود مورد در است کننده درگیر اعضای و بالینی و ظاهری عالئم و چندین شامل بخش این شود. تهیه الزم اطالعات است: قسمت سرطان: شناسایی الف: شروع روند که است بیماریهایی جمله از سرطان متفاوت دیگر نوع به نوع یک از آن بهبود و گسترش سلولهای فزاینده رشد از ناشی آنها همه اما است. مطالعه برای هستند. بدن از قسمت یک در ناقص در و است وسیعی مطالعات به نیاز آن انواع و سرطان میتوان زودهنگام آزمایشهای انجام با حاضر حال مانعپیشرفتسرطاندربدنشد.ساختLOCهای بدن در سرطانها مختلف انواع پایش برای متعدد مثانه تخمدان پروستات مغز ریه سرطان همچون و سرطان درمان برای را آینده بیماران امید دهان و میدهد] ۲۸-۲۲ [. افزایش طوالنیتر عمر جهان در شایع سرطانهای از یکی ریه سرطان آمریکا در فقط نفر 200000 از بیش ساالنه و است آنها سیگاری اکثر اینبیماریمبتالمیشوندکه به این داشتهاند. را دخانیات استعمال سابقه یا بوده نیمی نمیدهد نشان را خود اولیه مراحل در بیماری به مبتال ریه سرطان بر عالوه بیماران دسته این از که هستند هم درمان غیرقابل متاستاتیک سرطان مختلف نقاط در سرطانی سلولهای حالت این در این در بیماری درمان و میشوند پخش بیمار بدن تراشهای دانشمندان است. مشکل بسیار وضعیت روی بر آزمایش با میتواند که کردند طراحی شروع از ناشی احتمالی ژنتیکی جهش بیمار DNA حال عین در روش این دهد. تشخیص را ریه سرطان را ژنتیکی آزمایشهای هزینه است سریع بسیار که نوع با متناسب تا میشود موجب و میدهد کاهش سرطان مناسب درمان شده ایجاد ژنتیکی جهش شود] 22 [. تعیین ریه سرطانهایی زمره در تخمدان و پروستات سرطان درمان قابل زودهنگام تشخیص با که هستند نشانگذاری از استفاده با محققان از تعدادی هستند. که کردند طراحی LOCای فلورسنت با آنتیبادی تشخیص در دهان بزاق از استفاده با میتواند تخمدان و پروستات سرطان و قلبی بیماریهای نهایی مرحله حاضر حال در سیستم این باشد. مؤثر سپری آمریکا دارو و غذا سازمان در را خود آزمایشات رسید] 26 [. خواهد مصرف بازار به بهزودی و میکند حاضر حال در شده ساخته LOCهای اغلب مشخص بیماری نوع یک پایش و تشخیص بهمنظور بین این در اما شدهاند. طراحی خاص عالئم با را سرطان نوع چندین بتواند که LOCای ساخت زیستی مطالعات در LOC.۲ ۵ که است تراشههایی ساخت برای تالش کاربرد این زیستی ذرات روی بر مطالعه و تحقیق برای بتواند دو به میتوان را آن کاربردهای باشد. مؤثر و مفید مشخصهیابی و زیستی اعضای جداسازی دسته زیستیتقسیمبندیکرد. پارامترهای که است الزم بدن زیستی اجزای مطالعه در کرد جداسازی را زنده بخش یک مختلف اجزای جزء به آسیب باعث میتواند موضوع همین اما بهحداقل را آن نتایج و مطالعه ارزش و شود هدف جدا خون پالسمای از نانوذرات جداسازی برساند. سلول میلیونها بین از منفرد سلولهای کردن خون مثل سیال یک از زیستی ذرات کردن جدا LOCها از استفاده با که است کاربردی موارد از انجام حساس اجزاء به آسیب کمترین با میتوان داد] ۲۰-۱۷ [. از دیگر یکی نانوسیم حاوی LOC ساخت جداسازی زمینه در جدید فناوری این کاربردهای بود خواهد قادر که است زیستی پارامترهای داشتن نگه زنده کند. جدا خون از را زنده سلولهای یکی بافت یا و خون از کردن خارج از بعد سلولها مواجه همواره آن با محققان که است مشکالتی از داشتن نگه زنده امکان فناوری این با هستند. زیر در آنها از مستقیم تصویربرداری و سلولها معتقدند محققان میشود. ایجاد میکروسکوپ همه در آنها از میتوان LOC این تکامل با که کرد] 20 [. استفاده آزمایشگاهها خونی بیماریهای مطالعاتی زمینههای از یکی است. بدن در خونی سلولهای تعداد بررسی قرمز گلبولهای از اعم خونی سلولهای شمارش ویژهای اهمیت خون سفید گلبولهای و پالکتها طراحیشده LOC نوع یک منظور بههمین دارد. و میکند استفاده الکتریکی میدان روش از که خون میکرولیتر 11 تنها از استفاده با است قادر براساس را خونی سلولهای مختلف گونههای آن غشاء و اندازه جمله از موردنظر خصوصیات آنجا از بشمرد. دقیقه 20 حداکثر زمان مدت در و اندک هزینه تراشه این ساخت مزایای از که است آزمایش جواب بودن طوالنی مشکالت رفع در را محصول بتوانند که هستند امیدوار محققان کنند] 21 [. تجاریسازی کوتاهی مدت درمان و پایش LOCدر.۳ ۵ زمینه در LOC کاربردهای بخش بزرگترین است. بیماری درمان و پیشگیرانه مراقبتهای زمینههای از برخی که دارد وجود نکته این البته بافت تولید در LOC با بخش این در LOC کاربردی اهداف از یکی که معنا بهاین است. همراستا نیز بهمنظور آزمایشگاه روی بر مصنوعی بافت ساخت 35 ۲۲۷ پياپي ۶ شماره 9۵ شهریور پانزدهم سال
نانو فناوری پایش آن شناسایی مکانیزم درصورتیکه کند شناسایی شود تهیه پایینی هزینه با و باشد دقیق و سریع تحقق راستای در است. برخوردار ویژهای اهمیت از ساخت به موفق ژاپنی پژوهشگران اهداف این چندین بازدم طریق از میتواند که شدند LOCای این در دانشمندان کند. شناسایی را سرطان نوع بویی خود از سرطانی هر که باورند براین گروه متوجه عادی شرایط در انسان که میکند متصاعد میکنند تالش سیستم این سازندگان نمیشود. آن پنج تا شده طراحی فناوری این تجاریسازی که دالر 10 از کمتر قیمتی با و شود محقق دیگر سال گیرد] 29 [. قرار مصرفکنندگان اختیار در محل به آسیبدیدگان و بیماران دسترسی یکی مشکل این و نیست میسر همیشه آزمایشگاه از یکی است. درمان حوزه مسئوالن دغدغههای از در فناوری این از استفاده LOCها طراحی اهداف باید LOCها نوع این است. کنترل قابل غیر شرایط قابل غیر هوای و آب و محیطی شرایط به نسبت اطالعات دریافت در را الزم حساسیت پیشبینی دلیل بههمین باشند. داشته آنالیز صحیح نتیجه و یک سر ابعاد در که ساختند خاصی LOC محققان نمونه از اندک بسیار دریافت با میتوانند سوزن آزمایشات امکاناتی و شرایط هر در بافت یا خون این در دهند. انجام آزمایش تعداد هر با را تشخیصی و ساعت یک از کمتر در آزمایشات نتیجه تراشه نوع جواب که فعلی نمونهگیریهای به نسبت باال دقت با است] 30 [ حصول قابل میکشد طول روز چند آن موفق اسپانیا در محققانی LOC همین با مشابه شناسایی به قادر که شدند LOCای ساخت به غلظت با دقیقه یک از کمتر در مختلف بیماریهای از فناوری این در است. باال حساسیت با و کم بسیار آنها دادن قرار و طال نانوذرات و آنتیبادی نوعی پدیده ایجاد و تراشه برروی میکروسیال کانال در LOC این شدهاست. استفاده پالسمونیک رزونانس در که است تراشههایی معدود از شده طراحی خصوصیات داشتن دلیل به آن شدن تکمیل صورت بیماری نوع هر تشخیص قدرت جمله از مناسب عدم دوردست مناطق در استفاده سرطان یا کاهش و بودن ارزان متخصص فرد حضور به نیاز مسئوالن توجه مورد بسیار آژمایشگاهی هزینههای گرفت] 31 [. خواهد قرار سرطان تشخیص بهمنظور نیز دیگری LOCهای از اعم موضوع فراوانی بهدلیل که شدهاست ساخته گزارش این در ساخت روش و سرطان نوع تشخیص پرداخته دارد بیشتری عمومیت که سرطانهایی به شدهاست. ویروس: ب: قادر سلولی داخل انگل نوع یک عنوان به ویروس رشد چرخه که موجوداتی انواع همه کردن عفونی به بسیاری دارد. بستگی ویروس و گیرنده نوع به آنها مردم از زیادی تعداد هرساله که بیماریهایی از ایدز آنفوالنزا هستند. ویروسی میکند درگیر را در که هستند ویروسی بیماریهای از ابوال هپاتیت است گرفته را مردم از بسیاری جان اخیر سالهای ] 32 و 39 [. کرده پیدا شیوع جهان در هرساله آنفوالنزا بیماری در متعددی محققان میکند. مبتال را بسیاری افراد و هریک که ساختهاند میکروتراشههایی مختلف مراکز میکند. عمل آنفوالنزا ویروس شناسایی در بهروشی اب که شدهاست ساخته زیستتراشهای مثال بهطور حضور عدم یا حضور میتواند خون یا بزاق از استفاده ارسال الکتریکی سیگنال بهصورت را بیماری آنتیژن عفونی بیماری ماهیت دقیق و سریع تعیین کند. اهداف از آنتیبیوتیک حد از بیش تجویز کاهش و ]34-32[. است LOC نوع این ساخت را مختلفی ویروسهای بتواند که LOCای ساخت از کند شناسایی کم بسیار زمان و باال حساسیت با توانستهاند محققان است. برخوردار ویژهای اهمیت بزاق نمونه از استفاده با که کنند طراحی LOCای در و آزمایش مورد فرد بدن مایعات دیگر یا و خون چند عرض در خاص ویروس پادتن داشتن اختیار نظر مورد ویروس به فرد آیا که کند مشخص دقیقه نور فاز تغییر براساس تراشه این خیر. یا است آلوده آشکارساز طریق از بررسی و تداخلی الگوی ایجاد و ویروس کم مقدار به تراشه این میکند. عمل سیار انصال اندازهگیری امکان حتی و بوده حساس بسیار دارد] 36 [. را ویروس به ذره یک که شدهاست طراحی تراشهای LOC این مشابه بیماریزا عوامل و ویروسها همزمان بهطور میتواند وسیعی طیف میتواند که تراشه این کند. شناسایی را فیبر فناوری براساس کند شناسایی را ویروسها از نور موج طول ترکیب با و میکند عمل نوری که میکند ایجاد میکروسیال کانال در الگوهایی را متفاوتی نوری خواص ویروسی ذرات نوع به بسته طیفسنجی از استفاده با نهایت در و میدهند نشان به نسبت تراشه این مزیت است. شناسایی قابل ویروسهاست. همزمان شناسایی امکان قبلی نوع سریع شناسایی تراشه این تجاریشدن درصورت جامعه در ابتدایی مراحل در آنها درمان و ویروسها بیماری درمان به نسبت میتوان و میشود فراهم نمود] 40 [. اقدام سریعتر نوع به نسبت شدن قویتر با میتوانند ویروسها فعلی داروهای و درمان برابر در خود پیشین سریع شناسایی دلیل بههمین دهند. نشان مقاومت ساخت و آن جدید انواع حتی و ویروسها نوع است. پراهمیت بسیار جهان در جدید داروهای در ایدز همچون ویروسی بیماریهای این از برخی سوم جهان کشورهای و ضعیف و فقیر کشورهای اهداف میتواند البته که داشتهاست بیشتری شیوع جهان جمعیت کاهش سیاست همچون مخفیانهای باشد. دربرداشته را ضعیف افراد نابودی طریق از این از بیماریهایی درمان هدفی نوع هر از صرفنظر میتواند بگیرد صورت ابتدایی مراحل در اگر دست شود. انسان نجات موجب باکتری: ج: نوع شناسایی برای تشخیصی آزمایشات در میشود. استفاده مختلفی عوامل از باکتریها زیست مکانیکی مقاومت همچون روشهایی جاری آب در باکتری میزان اندازهگیری الیهها زیستی الیهنگاری و خونی مسمومیت میکروکانالها آنها براساس LOCهایی تا شدهاست موجب عفونت نوعی مثال طور به شود. ساخته و طراحی در که دارد وجود ۷ سپسیس نام به خونی باکتریایی میتواند آن بدخیم نوع است. فراوان نارس نوزادان دربیاورد. پای از ساعت یک عرض در را انسان یک اولیه مرحله در عفونت این شناخت حاضر حال در که است حوزه این متخصصان چالشهای از یکی در میکشد. طول روز پنج تا روز 2 از آن تشخیص که کردهاند طراحی LOCای محققان راستا همین ۲۲۷ پياپي ۶ شماره 9۵ شهریور پانزدهم سال 36
سپسیس عفونت خون تجزیه از استفاده با میتواند شناسایی فعلی روشهای از سریعتر برابر بیست را داده تشخیص بیماری دوساعت از بعد تقریبا و کند مانع مصرف بازار به تراشه نوع این ورود میشود. ویروس این به ابتال اثر در نارس نوزادان مرگ شد] 41 [. خواهد فیزیکی: شرایط پایش د: درمان و بیماری پایش بر بیماری بروز از پیشگیری سالمتی پایش مثال بهطور دارد. ارجحیت بیماری سالمند افراد انسانها در دورهای چکاب ارائه و افراد شرایط در که فضانوردانی سالمتی کنترل و بیمار و دانشمندان اهداف از میگیرند قرار خاصی فیزیکی است] ۴۵-۴۲ [. حوزه این در شرایط دائمی رصد برای پژوهشگران مثال بهطور که کردهاند طراحی LOCای انسان فیزیکی طریق از پوست زیر در گرفتن قرار با میتواند ویژهای شیمیایی ترکیبات و مولکولها شناسایی فناوری این کند. بررسی را فرد سالمت خون در است. مختلف آنزیمهای با حسگر چندین حاوی ویژه داروهای با است قادر حسگر یک مثال بهطور دهد. نشان واکنش قندخون و پروتئینها کلسترول نوعی تروپونین حضور میتواند تراشه این که آنجا از قلب عضالت از استرس هنگام که را خاص پروتئین الزم هشدارهای و کرده شناسایی میشود آزاد شرایط پایش برای بدهد قلبی حمله از پیش را است] 43 [. حیاتی بیماران فیزیکی بیماریهای پایش بهمنظور فوق موارد بر عالوه بیماری آلزایمر صرع بیماری ماالریا همچون انگلی عفونتهای آسم )سل ریوی بیماریهای و قلبی آزمایش و طراحی متعددی LOCهای تنفسی( شناسایی با تا شده تالش موارد همه در و شدهاست بدتر از و شده بیماری کنترل موجب آن زودهنگام کند] 46 53 [. جلوگیری بیمار شرایط شدن بیماری بر میتواند بهتر باشد بیشتر دارو بازدهی در شود. بیمار سالمتی موجب و آمده فائق سرطان با دانشگاه و مؤسسه شرکت چندین راستا همین که کردهاند طراحی LOC نوع یک یکدیگر همکاری سلول از عاری DNA جداسازی فناوری از استفاده با بدن سیاالت از سلولی اندامکهای برخی و اگزوزوم درمان جهت در دارو اثربخشی میزان تعیین با بتواند سریعتر زمان در تا بدهد را فرصت این پزشکان به رصد کنند. تجویز درمان برای را مناسب داروی در است. درمان اصلی کلید درمان به دارو پاسخ روی بر دالر میلیارد 100 حدود ساالنه حاضر حال فرصت پزشکان متاسفانه اما میشود هزینه سرطان درمان روش نوع انتخاب در تصمیمگیری برای کمی در بلندی گام تراشه این تجاریسازی با دارند. میشود] 54 [. برداشته سرطان مؤثر درمان کردن پیشرفت با خاموش بیماری این دیابت: ب: را بدن از مختلفی اعضاء دیرهنگام درمان و بدن در حاضر حال در میکند. مواجه فعالیت در نقصان با در روش تغییر و انسولین تزریق با را دیابت بیماری بهروشهای دانشمندان کرد. کنترل میتوان تغذیه روزانه اتوماتیک تزریق و شناسایی بهدنبال مختلفی هستند. آن مناسب تراشه ساخت طریق از انسولین LOC طراحی از استفاده با پروژه یک طی محققان توانستند است کوچک بسیار آن ابعاد که مناسب تشخیص خون در را بیماری حامل پروتئینهای ابزاری تکمیل صورت در میتواند فناوری این دهند. باشد بدن به انسولین دائمی تزریق برای درد بدون پزشک به بیمار مراجعه به نیاز دیگر آن وجود با و امیدوار محققان نیست. روزانه انسولین تزریق و سال در طرح این بالینی آزمایشهای که هستند بازارشود] 55 [. وارد 2017 از یکی محیطزیست آلودگی میزان تشخیص و کنترل برای و است بشری بزرگ دغدغههای مختلفی روشهای از آالیندهها میزان شناسایی قیمت ارزان LOC زمینه این در میشود. استفاده میتواند که شدهاست ساخته تخریبپذیری زیست و سمی مواد و آلی( غیر و )آلی زیستی مولکولهای مشابه روش این دهد. تشخیص سریعا را شیمیایی جذب طریق از و میکند عمل نوری حسگرهای نظر مورد مولکول غلظت و حضور نوری سیگنالهای این اهمیت پر کاربردهای از یکی میکند. شناسایی را در سمی مواد نشت سریع شناسایی در تراشه نوع است] 58 [. داروسازی کارخانههای و نیروگاهها مطالعه شیرگاو در بویین هورمون میزان بررسی سولفید آنالیز گلها درون در گردهافشانی سیستم تکمیل حال در پروژههای از نیز مایعات در هیدروژن است] 61-59 [. دانشمندان توسط LOC LOC محدودیتهای و مزایا ۶ LOC مزیتهای الف: به تراشه روی آزمایشگاه فناوری صورتیکه در مزایای یابد دست توجهی قابل پیشرفتهای پزشکی دنیای در که دارد وجود آن برای بسیاری موجب را شگرفی تحول زیستی و ایمنی سالمت بافت و خون مثل نمونه کم بسیار مقدار میشود. سریع تحلیل کم بسیار پاسخگویی زمان مدت آزمایشهای به نسبت نتایج بودن دقیق نتایج نظر )از مختلف شرایط در آزمایش کنترل پیشین واکنش چندین آنالیز امکان بودن( ایمن فیزیکی روی بر دارو آزمایش به نیاز عدم همزمان بهطور تراشهها ساخت در پایین هزینه انسانها و حیوانات انبوه تولید راستای در متعدد آزمایشات کاهش و حال در که است مزایایی جمله از تجاریسازی و دیده آن برای فناوری این شناخت به توجه با حاضر شدهاست. LOC محدودیتهای ب: میکروسیاالت خصوصیات کامل شناخت عدم نحوه سطحی زبری مویینگی اثرات جمله از و میکرو مقیاسهای در شیمیایی واکنشهای را بارزی رفتاری تغییرات که دیگر فاکتورهای که میدهد نشان کالسیک مقیاسهای به نسبت نسبت مرتبط تجهیزات پیچیدگی افزایش موجب همین شد. خواهد ماکروسکوپی فعلی تجهیزات به وجود نیز الکترونیکی تجهیزات مورد در مشکل در نتایج آشکارسازی قانون مثال بهطور دارد میکرومتر ابعاد به مقیاس کاهش با فعلی تجهیزات و نمیکند عمل ماکرومتر ابعاد در قانون همان با و الکترومکانیک میکرو تجهیزات ضعف از ناشی این میکروسیاالتاست. همچنینیکیازچالشهایاصلیدراینفناوریآن خارج در روز چند از بیش انسانی سلولهای که است ازمهمترین دلیلیکی زندهنمیمانند.بههمین بدن گزینهها ساختآزمایشگاهرویتراشهمناسبومؤثر است] 62 [. انسان بدن داخل در دیگر کاربردهای در LOC.۴ ۵ آزمون مسیر در برانگیز چالش موضوعات از یکی منابع و زمان کوانتومی محاسبات و علوم نظریه طبیعت به که است آزمایشها انجام برای نیاز مورد شکنندهسیستمهایکوانتومیوابستهاست.محققان موفق مشترک همکاری یک در انگلیس در ژاپنی نور پردازش به قادر که شدند تراشهای ساخت به کوانتومی فناوری از استفاده با مختلف روشهای به کنترل و کوانتومی مقیاس در طبیعت بررسی است. اهداف از یکی کوانتومی حاالت کردن مهندسی و است] 56 [. حوزه این در دانشمندان بزرگ LOC پژوهشگران کوانتومی محاسبات زمینه در مدلی توانستهاست که کردهاند طراحی خاصی بررسی از استفاده با جهان اولیه تشکیل برای رازهای از یکی دهد. ارائه کوانتومی فرایندهای خوشههای شدن ساخته چگونگی هستی بزرگ است. کیهانی دیگر اشیاء و کهکشانها ستارهای گذار فرایند باالی سرعت بر پیشین مدلهای ادعای اثبات تراشه برروی مدل این اما است استوار هستی بسیار نه و سریع بسیار نه هستی شروع که میکند آهستهبودهاست] 57 [. بیماری درمان ۲. ۳. ۵ پیشگیری سالمت و پزشکی بخش در هدف اولین شرایط ایجاد با میتوان که است بیماری به ابتال از اما کرد. مهیا را آن مناسب تغذیه و زندگی صحیح جهان در ثروت ناعادالنه توزیع بهدلیل متاسفانه رنج زندگی مناسب شرایط نداشتن از کشورهایی بیماریهای بروز موجب مشکل این و میبرند جامعه یک در ناشناختهای بعضا و متعدد جسمی که مییابد ادامه دیگر نسل به نسل یک از و میشود برخی طرفی از است. مشکلتر بسیار آن از رهایی شرایط همچون مختلفی شرایط بهدلیل بیماریها است جهان جمعیت از بخش یک مختص محیطی یک در دراز سالیان طول در آن شیوع هم باز که خاص بیماریهای کنار در میافکند. سایه جامعه شایع بسیار بیماری دو دیابت و سرطان بیماری از بسیاری تعداد جان هرساله و هستند جهان در میگیرند. را انسانها درمان در مهم فاکتورهای از یکی سرطان: الف: هرچقدر کاراست. و مؤثر داروهای ساخت سرطان 37 ۲۲۷ پياپي ۶ شماره 9۵ شهریور پانزدهم سال
نانو فناوری پایش با سرطان( مثال )بهطور بیماریها درمان و هک کمتر هزینههای با و سریعتر دقیقتر نتایج نسبت را کمتری محیطی و زیستی آلودگیهای میکند ایجاد فعلی روشهای و تجهیزات به عمری و زندگی به بیشتر امید نویدبخش رشد همچنین است. سالمت با همراه طوالنی DNA جمله از زیستی زمینههای در دانش بیشتری آهنگ با مناسب LOCهای تکامل با این مرزهای حرکت موجب و مییابد ادامه میشود. تکامل سمت به دانش نتیجهگیری ۷ LOC فناوری پیشرفت میزان به توجه با شاهد بهزودی جهان که داشت اذعان باید دارو و درمان پزشکی زمینه در بزرگی انقالب پایش همچون فناوری این مزایای بود. خواهد پینوشتها: 1. Lab on a Chip 2. MEMS 3. Micro Total Analytical Systems (μtas) 4. PDMS 5. BioMEMS 6. BOC (Body On Chip) 7. Sepsis منابع: 1.https://en.wikipedia.org/wiki/Microfluidics 2. Labs on Chip: Principles, Design and Technology, CRC press, Taylor& Francis Group 2015 3. http://dezmed.com 4. https://en.wikipedia.org/wiki/list_of_microfluidics_ related_companies 5. http://www.mona-consultants.com/ 6. https://fa.wikipedia.org/wiki/ 7. http://mems.ut.ac.ir/en/k2/k2-categories/item/263-biomems 8. http://nbic.isti.ir/news/53065 9. http://nbic.isti.ir/news/53065 10. http://nbic.isti.ir/news/51999 11. http://nbic.isti.ir/news/51213 12. http://nbic.isti.ir/news/51857 13. http://nbic.isti.ir/news/51374 14. http://nbic.isti.ir/news/49758 15. http://nbic.isti.ir/news/51847 16. http://nbic.isti.ir/news/52324 17. http://nbic.isti.ir/news/52601 18. http://nbic.isti.ir/news/52107 19. http://nbic.isti.ir/news/53048 20.http://nbic.isti.ir/news/50043 21.http://nbic.isti.ir/news/52880 22.http://nbic.isti.ir/news/49961 23.http://nbic.isti.ir/news/52406 24.http://nbic.isti.ir/news/49897 25.http://nbic.isti.ir/news/51149 26.http://nbic.isti.ir/news/49966 27.http://news.nano.ir/46991/1 28.http://news.nano.ir/37711/1 29.http://nbic.isti.ir/news/53051 30.http://nbic.isti.ir/news/51247 31.http://nbic.isti.ir/news/49953 32.http://nbic.isti.ir/news/49819 33.http://nbic.isti.ir/news/52965 34.http://nbic.isti.ir/news/52437 35.http://nbic.isti.ir/news/52093 36.http://nbic.isti.ir/news/51704 37.http://nbic.isti.ir/news/51148 38.http://nbic.isti.ir/news/51211 39.http://nbic.isti.ir/news/51148 40.http://nbic.isti.ir/news/50932 41.http://nbic.isti.ir/news/49845 42.http://nbic.isti.ir/news/42424 43.http://nbic.isti.ir/news/50602 44.http://nbic.isti.ir/news/49572 45.http://nbic.isti.ir/news/51394 46.http://nbic.isti.ir/news/52437 47.http://nbic.isti.ir/news/50202 48.http://nbic.isti.ir/news/51702 49.http://nbic.isti.ir/news/49846 50.http://nbic.isti.ir/news/49966 51.http://nbic.isti.ir/news/50836 52.http://nbic.isti.ir/news/50533 53.http://nbic.isti.ir/news/49819 54.http://nbic.isti.ir/news/52102 55.http://nbic.isti.ir/news/50923 56.New optical chip lights up the race for quantum computer 57.http://nbic.isti.ir/index.php?ctrl=news&actn=news_ view&lang=1&id=51489 58.http://nbic.isti.ir/news/49964 59.http://nbic.isti.ir/news/52680 60.http://nbic.isti.ir/news/52680 61.http://nbic.isti.ir/news/51277 62.https://en.wikipedia.org/wiki/Lab-on-a-chip ۲۲۷ پياپي ۶ شماره 9۵ شهریور پانزدهم سال 38