ביו-שבב המתפקד בתור מעבדה אנליטית

כאשר אנו חולים, הרופאים שלנו נוטלים בדיקת דם, שולחים אותה למעבדה וממתינים לתוצאות. בעתיד הקרוב, לעומת זאת, הרופאים עשויים לבצע את הבדיקות הללו כמעט באופן מידי על גביי פיסת פלסטיק בגודל של כרטיס אשראי.

מעבדות על גביי שבב (Labs-on-a-chip) אוצרות בתוכן הבטחה כבירה להפחתת העלות של אבחון רפואי תוך כדי הרחבת הנגישות לשירותי בריאות. כעת, מדענים הצליחו לפתח תוכנה שתוכל להפוך את ההתקנים הללו לעוצמתיים עוד יותר: זאת באמצעות ביצוע עשרות בדיקות בו-זמנית באותו ביו-שבב יחיד.

כאשר אנו חולים, הרופאים שלנו נוטלים בדיקת דם, שולחים אותה למעבדה וממתינים לתוצאות. בעתיד הקרוב, לעומת זאת, הרופאים עשויים לבצע את הבדיקות הללו כמעט באופן מידי על גביי פיסת פלסטיק בגודל של כרטיס אשראי.

“מעבדות על גביי שבב” אלו עשיות להיות לא רק מהירות – ניתן לקבל את התוצאות תוך דקות – אלא שהן גם זולות וניידות. ניתן יהיה להשתמש בהן באזורים נידחים המרוחקים ק”מ רבים ממרפאה או בית-חולים על מנת לבצע בדיקות מעבדתיות, החל מבחינת הנוכחות של נגיפי HIV ועד לאבחון של סכרת. יחד עם זאת, על אף עוצמתן הרבה, התקנים אלו עשויים להיות הרבה יותר יעילים, אומר Shiyan Hu, פרופסור להנדסת חשמל ומחשבים מהאוניברסיטה הטכנולוגית במישיגן.

בדרך כלל, מעבדה על גביי שבב (LOC) מסוגלת לבצע לא יותר מבדיקה אחת או שתיים בלבד. זאת בשל העובדה כי השבבים מתוכננים באופן ידני, אומר החוקר הראשי. אם ניתן היה לייצר את ההתקנים בעזרת תכנון-מבוסס מחשב, הרי שניתן היה לבצע עשרות בדיקות בטיפת דם יחידה. “תוך זמן קצר במיוחד ניתן לבצע בדיקות השופכות אור על נתוני בריאות רבים,” מציין החוקר. “זה ממש יהיה כמו מעבדה שלמה על גביי שבב זעיר.”

“פיתחנו תוכנה שתוכל לתכנן את החומרה,” מסביר החוקר הראשי. העבודה של החוקרים התמקדה בניתוב יעיל של טיפת הדם, או טיפת נוזל אחר, דרך כל אחת מנקודות הבדיקה בשבב מבלי לגרום לזיהום השבב או הבדיקות הנפרדות. “נדרשו לנו 4 שנים על מנת לפתח את התוכנה, אולם עצם הייצור של ההתקן אמור להיות זול,” מוסיף ואומר החוקר הראשי. “החומרים המרכיבים את ההתקן החדש שלנו זולים מאוד, והתוצאות של הבדיקה הרבה יותר אמינות מאלו של בדיקות המעבדה הרגילות.” החוקרים מצפים, בסופו של דבר, לייצר את ביו-השבב בעצמם בעזרת התוכנה שפותחה.

העבודה שלהם הוצגה בדף השער של גיליון מרץ של כתב-העת המדעי IEEE Transactions on Nanobiosciences.
הידיעה על המחקר