Появилась новая, коммерчески перспективная отрасль технологий

ЭкспертНаука

Зачем России микрофлюидика

Изучение закономерностей поведения жидкостей и газов, движущихся по узким каналам в микрочипах, привело к появлению новой, коммерчески перспективной отрасли технологий

Полина Юдина, Андрей Константинов

Микрофлюидное устройство для отбора самых быстрых и здоровых сперматозоидов для ЭКО. Zuma\TASS

Главные достижения науки ХХI века не в последнюю очередь связаны с миниатюризацией всевозможных устройств и процессов. Одним из таких принципиальных прорывов в микромир наряду с квантовыми и нанотехнологиями стала микрофлюидика. «Эксперт» обратился к исследователям и бизнесменам, чтобы разобраться, что новое направление может дать людям и стране в целом, как растет рынок микрофлюидики и когда на нем появятся отечественные разработки.

В мире на фоне декарбонизации начался процесс перехода от крупнотоннажной химии к более тонким наукоемким продуктам и миниатюрным химическим процессам, дающим на выходе небольшое количество зачастую уникальных веществ. Четвертого сентября президент России поручил правительству организовать господдержку производства малотоннажной химии, и сейчас уже принята дорожная карта по развитию отрасли до 2030 года. В рамках программы создан перечень из 61 «вытягивающего» проекта — через десять лет они должны обеспечить выпуск продукции на 240 млрд рублей. Важную роль в этом процессе сыграет микрофлюидика.

Микрофлюидика, или микрогидродинамика, — это междисциплинарная область науки, которая изучает закономерности поведения жидкостей и газов, движущихся по узким каналам внутри герметичных миниатюрных устройств — микрочипов. Она начала формироваться в 1980-х годах, но серьезное развитие получила только в 2010-х. Кроме того, это отдельное направление развития технологий и новый складывающийся рынок. Микрофлюидные чипы и реактивы уже применяются в медицине, фармацевтике, химической промышленности и других сферах.

Практически все крупные мировые микрофлюидные компании появились в последние два десятилетия. Создаваемые ими микрофлюидные системы — компактные устройства, оперирующие очень малым количеством жидкости (нано- или микролитровыми объемами). В основе таких систем лежит микрофлюидный чип — сеть микроканалов (размер как минимум одного канала находится в микрометровом диапазоне), вытравленных или отлитых в материале подложки — стеклянной, кремниевой или полимерной. Жидкости в этих каналах подчиняются особым законам. Микроканалы соединяются для смешивания, перекачки, сортировки или контроля биохимической среды. Связь с внешним миром осуществляется с помощью входов и выходов, через которые в чип вводятся и удаляются из него жидкости или газы.

Микрофлюидные технологии позволяют работать с крошечными пузырьками и каплями, кристаллическими и полимерными частицами, отдельными клетками. Причем в процессе можно наблюдать за изучаемыми объектами, манипулировать ими, контролировать протекающие процессы. Реакции проходят в закрытых системах, где смешивание исключено, а объемы реагентов минимальны. Поэтому в миниатюрном формате удается как выполнять традиционные исследования, так и проводить прежде невозможные анализы, например обеспечивая условия для изоляции и изучения клеток или молекул в каплях малых объемов.

Благодаря комплексному научному подходу микрофлюидные системы уже нашли массу применений. В частности, на их основе могут работать охлаждающая система в высокопроизводительных микросхемах, микрореакторы для лучшего смешивания реагентов, устройства для роста кристаллов белков, диагностические биочипы с возможностью определения одновременно нескольких элементов в составе исследуемого вещества. Принципы «капельной» микрофлюидики используются при производстве косметических средств на основе эмульсий, синтезе наночастиц, мониторинге окружающей среды.

Микрофлюидика позволяет создавать близкие к физиологическим условия для культивирования клеток разных типов. Такие устройства, известные как «органы-на-чипе», способны непрерывно отслеживать различные параметры с помощью встраиваемых датчиков, помогая разрабатывать релевантные модели для изучения развития органов и их патологий, тестировать препараты, проверять способы лечения. Это важно не только в медицине: например, система «легкие-на-чипе» дает возможность формировать новые стратегии оценки атмосферных загрязнителей. А благодаря методике «лаборатория-на-чипе» удается создавать разнообразные миниатюрные высокоточные аналитические системы.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Эпоха транспортных мегапроектов в столице подходит к концу Эпоха транспортных мегапроектов в столице подходит к концу

Фаза интенсивного развития транспортной сети Москвы заканчивается

Эксперт
«Я думала, они жадные и не женятся»: как в 30 лет я вышла замуж за француза и ни разу об этом не пожалела «Я думала, они жадные и не женятся»: как в 30 лет я вышла замуж за француза и ни разу об этом не пожалела

История нашей героини, которая неожиданно вышла замуж за иностранца

VOICE
Что видим? Нечто странное! Что видим? Нечто странное!

Опознаем странные старые предметы

Наука и жизнь
Что можно найти на дне Байкала: дома и поезда Что можно найти на дне Байкала: дома и поезда

Как сейчас выглядит дно самого глубокого озера на планете?

ФедералПресс
Как товарищ Берия вышел из доверия Как товарищ Берия вышел из доверия

Дело Берии обсуждалось на особом пленуме ЦК с 2 по 7 июля 1953 года

Дилетант
Оскар Конюхов: «С детства понимал, что мой отец делает невероятные вещи» Оскар Конюхов: «С детства понимал, что мой отец делает невероятные вещи»

Оскар Конюхов мечтал стать океанологом, но жизнь его сложилась еще лучше

VOICE
Знакомые все лица: зачем городу нужны системы автоматического распознавания лиц Знакомые все лица: зачем городу нужны системы автоматического распознавания лиц

Что такое мегаполис будущего?

ТехИнсайдер
Гимназия Санкт-Петербургской Академии наук: создание и становление Гимназия Санкт-Петербургской Академии наук: создание и становление

История первой гимназии Санкт-Петербургской Академии наук

Знание – сила
После символистов: футуризм После символистов: футуризм

Грандиозная языковая революция, совершённая футуристами в русской поэзии

Полка
«Диагноз поставлен»: 3 шага, чтобы не разрушить отношения при психическом расстройстве «Диагноз поставлен»: 3 шага, чтобы не разрушить отношения при психическом расстройстве

Как решить проблемы в отношениях, связанные с психическим здоровьем?

Psychologies
Таинственная Чувашия: самый необычный регион Поволжья Таинственная Чувашия: самый необычный регион Поволжья

Самый необычный регион Поволжья. Вчера, сегодня, завтра

ФедералПресс
Это мы не проходили Это мы не проходили

Высшее образование становится бессмысленным, но учиться приходится всю жизнь

Men Today
Присмотритесь к близким: 6 признаков деменции, которые увидите только вы Присмотритесь к близким: 6 признаков деменции, которые увидите только вы

Как распознать первые симптомы деменции у близких?

Psychologies
Ленивец отбился от оцелота Ленивец отбился от оцелота

Зоологи описали неудачную попытку оцелота поохотиться на двупалого ленивца

N+1
Что делать со старым ненужным смартфоном: 10 сценариев использования Что делать со старым ненужным смартфоном: 10 сценариев использования

Если вы поменяли смартфон, не спешите выбрасывать старый

CHIP
Лаконичность и минимализм Лаконичность и минимализм

Процесс создания десертов зависит от проекта, для которого их нужно разработать

Bones
Безусловная любовь: миф или реальность Безусловная любовь: миф или реальность

Гипнотерапевт раскрывает секреты безусловного принятия и любви

Psychologies
Это не ветка Это не ветка

Лев на картине Сано ди Пьетро несчастен не потому, что ему предложили ветку

Вокруг света
Сестра Мордюковой: «Женское счастье Нонна так и не нашла. ей попадались не те мужчины» Сестра Мордюковой: «Женское счастье Нонна так и не нашла. ей попадались не те мужчины»

Людмила Мордюкова рассказала о непростой, но такой яркой жизни своей сестры

Караван историй
Фильмы и сериалы, снятые в Петербурге и окрестностях: от «Замаячного» до «Серебряных коньков» Фильмы и сериалы, снятые в Петербурге и окрестностях: от «Замаячного» до «Серебряных коньков»

Питер и Ленинградская область на глазах превращаются в российский Голливуд

Maxim
Начинающий горожанин Начинающий горожанин

Что предложить подростку в городе?

Эксперт
Эпоха символизма Эпоха символизма

Русский символизм — крупнейшая школа начала XX века

Полка
Смерть любимого, потеря ребенка, вражда с Дарьей Мороз: сложная жизнь Виктории Исаковой Смерть любимого, потеря ребенка, вражда с Дарьей Мороз: сложная жизнь Виктории Исаковой

В жизни Виктории Исаковой были свои трагедии

VOICE
Казино без алкоголя: почему математики не любят рулетку и во что играют инвесторы Казино без алкоголя: почему математики не любят рулетку и во что играют инвесторы

Отрывок из книги популяризатора найки Нила Деграсса Тайсона — «Послание звезд»

Forbes
Клавиатура, аудиокниги и другое: предметы, которые изначально были изобретены для людей с ограниченными возможностями Клавиатура, аудиокниги и другое: предметы, которые изначально были изобретены для людей с ограниченными возможностями

Истории обычных "удобных" предметов, которая вас поразят

ТехИнсайдер
Тогда и сейчас: что стало с актерами фильма «Мост в Терабитию» 16 лет спустя Тогда и сейчас: что стало с актерами фильма «Мост в Терабитию» 16 лет спустя

Интересно посмотреть, как актеры «Моста в Терабитию» выглядят сейчас?

VOICE
Техношея Техношея

Почему нам всем грозит tech neck и как защитить свою шею от колец Венеры?

Собака.ru
Конец истории не состоялся Конец истории не состоялся

Как отрекся Фрэнсис Фукуяма от неолиберализма

Эксперт
Какие новые инструменты использует ФНС для взыскания налогового долга Какие новые инструменты использует ФНС для взыскания налогового долга

ФНС все чаще использует новые инструменты в вопросах взыскания налоговых долгов

Forbes
10 правил, которые могут спасти жизнь в походе, но при этом ими все пренебрегают 10 правил, которые могут спасти жизнь в походе, но при этом ими все пренебрегают

Даже опытные походники регулярно допускают эти ошибки

Maxim
Открыть в приложении