Basierend auf einem Artikel von Albert Folch in "The Conversation".
Die Nanotechnologie kann uns schützen. Der Covid-19-Test wurde als Reaktion auf einen weltweiten Notfall entwickelt. Der Test basiert auf einem mikrofluidischen System. Mikrofluidische Systeme beruhen auf dem physikalischen Prinzip der laminaren Strömung. Laminarer Fluss bedeutet, dass kleine Flüssigkeitsmengen durch begrenzte oder "kapillare Kanäle" - wie z. B. ein Blutgefäß - in einem turbulenzfreien, organisierten und mathematisch vorhersehbaren Flussmuster fließen. Beim Covid-19-Test wird das Blut in einem Kanal auf einem Papierstreifen, einem so genannten Biosensor, isoliert. Die Kanäle enthalten elektrochemische Sensoren, die das Vorhandensein von Covid-19-Viruspartikeln erkennen.
Wissenschaftler lassen sich bei der Entwicklung mikrofluidischer Schaltkreise von der Natur inspirieren. Eine der wirkungsvollsten Demonstrationen der laminaren Strömung in einem mikrofluidischen System findet sich im Pflanzenreich. Die im Wasser enthaltene innere Energie ermöglicht es ihm, die Pflanze von der Wurzel bis zur Krone zu ernähren, indem es durch ihr Kapillarsystem fließt. Dieses mikrofluidische System ist auch für die Funktion des menschlichen Körpers von zentraler Bedeutung. Der Mensch könnte ohne die Kapillaren, die das Blut zwischen den Arterien und Venen transportieren und die Zellen in allen Teilen des Körpers mit Nährstoffen versorgen, nicht leben. Das Wissen über diese natürlichen Systeme hat es Wissenschaftlern und Ingenieuren ermöglicht, künstliche Systeme zu schaffen, die die Natur nachahmen. Einige dieser künstlichen Systeme finden sich in Verbrauchergeräten wie Tintenstrahldruckern und 3D-Druckern, die das Prinzip der Mikrofluidik nutzen, um Tintentröpfchen und geschmolzene Polymere durch mikroskopisch kleine Kanäle zu transportieren. Die ständige Miniaturisierung der mikrofluidischen Geräte garantiert, dass biologische Proben mit hoher Geschwindigkeit und zu geringen Kosten analysiert und verarbeitet werden können.
Wie der weltweite Bedarf an Covid-19-Tests beweist, besteht sowohl ein unmittelbarer als auch ein langfristiger Bedarf an mikrofluidischen Technologien. Derzeit sind Vernebler für Asthma, Blutzuckermessgeräte für Diabetes und Schwangerschaftstests Geräte und Tests, die Medikamente abgeben oder Flüssigkeiten durch Mikrofluidik analysieren. Diese Diagnosegeräte werden manchmal auch als "Lab on a Chip" bezeichnet. Eine Anwendung des "Labors auf einem Chip" ist das "Organ auf einem Chip", bei dem menschliche Zellfunktionen auf einer mikrofluidischen Plattform simuliert werden. Mehrere dieser zellulären Plattformen können integriert werden, um die Funktionen eines Gewebes oder sogar eines ganzen Organs zu simulieren. Umgekehrt kann eine Krebstumorbiopsie eines Patienten in Tausende von Stücken geschnitten und auf einen Mikrofluidik-Chip gelegt werden, der aus winzigen Vertiefungen besteht, von denen jede ein anderes krebszerstörendes Medikament enthält. Anhand der Daten kann ein Arzt dann das wirksamste krebsbekämpfende Medikament verschreiben. Für den Patienten und seine Angehörigen, die von dieser Technologie profitieren, wird (die Mikrofluidik) wirklich die Welt in einem Wassertropfen sein.
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