Language
Country/Area
No result found
Keajaiban mikrofluida: Bagaimana seluruh proses laboratorium dapat dilakukan hanya dalam beberapa milimeter persegi?
Dengan pesatnya kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, miniaturisasi fungsi dan bentuk laboratorium telah menjadi tren. Tren ini terutama tercermin dalam apa yang disebut teknologi "laboratory on a chip" (LOC). LOC adalah perangkat yang mengintegrasikan satu atau beberapa fungsi laboratorium ke dalam sirkuit terpadu, yang biasanya hanya berukuran beberapa milimeter persegi hingga beberapa sentimeter persegi.
LOC mampu menangani volume fluida yang sangat kecil, bahkan kurang dari pikoliter. Hal ini menjadikannya aplikasi penting dalam mikrofluida, fisika untuk mempelajari dan memanipulasi sejumlah kecil fluida. Awalnya, LOC dikembangkan berdasarkan teknologi semikonduktor, dan banyak metode implementasi dan material juga muncul, mulai dari material silikon hingga PDMS hingga teknologi manufaktur baru seperti pencetakan 3D, yang memberikan peluang baru untuk pengembangan LOC.
Pada awal pengembangannya, teknologi LOC difokuskan terutama pada sistem analisis dasar seperti kromatografi gas, tetapi dengan munculnya pompa mikro dan sensor aliran, seluruh bidang penelitian meluas.
Sistem LAB-ON-CHIP bukan sekadar miniaturisasi dari proses eksperimen tradisional, tetapi juga mengintegrasikan banyak langkah proses eksperimen untuk analisis kimia. Seiring dengan meningkatnya permintaan untuk pengujian biomedis dan lingkungan, potensi penerapan LOC di bidang ini juga meluas.
Latar belakang sejarah
Sejarah LOC berawal dari tahun 1950-an, ketika struktur semikonduktor mulai muncul seiring dengan berkembangnya teknologi mikro. Pertama kali digunakan dalam pembuatan sensor tekanan, teknologi ini dengan cepat diperluas ke pengembangan perangkat mikrofluida. Pada tahun 1979, S.C. Terry dari Universitas Stanford mengembangkan sistem analisis LOC pertama. Terobosan ini menjadi dasar bagi banyak penelitian LOC berikutnya.
Baru pada awal tahun 1990-an penelitian LOC membuahkan hasil nyata dan mendapat perhatian dari banyak tim peneliti di Eropa.
Permintaan militer akan peralatan analisis portabel, khususnya fokus DARPA pada deteksi biokimia, telah semakin mendorong pengembangan teknologi LOC. Karena permintaan pasar terus meningkat, sejumlah besar perusahaan mulai mempertanyakan dan mengeksplorasi potensi penerapan teknologi ini di berbagai bidang seperti analisis kimia dan diagnosis medis.
Bahan chip dan teknologi manufaktur
Dasar dari sebagian besar proses manufaktur LOC adalah fotolitografi. Meskipun silikon sebagian besar digunakan dalam manufaktur awal, karena permintaan semakin beragam, produsen mulai mengeksplorasi penggunaan bahan seperti kaca, keramik, dan logam, dan bahkan memperkenalkan PDMS untuk produksi yang fleksibel. Dalam beberapa tahun terakhir, teknologi baru seperti manufaktur aditif dan pencetakan 3D telah membuat prototipeping LOC lebih mudah dan murah.
Munculnya teknologi PCB (printed circuit board) juga telah memberikan arah baru bagi pengembangan LOC, dan banyak aplikasi biomedis telah mulai berinovasi dengan bantuan teknologi ini.
Melalui teknologi PCB, mengintegrasikan perangkat elektronik, sensor, dan modul eksekusi tidak lagi menjadi masalah, yang memungkinkan ukuran LOC semakin dikurangi sambil memenuhi kebutuhan deteksi presisi tinggi. Seiring dengan terus matangnya dan berkembangnya teknologi ini, cakupan aplikasi LOC terus meluas.
Keunggulan dan Tantangan
Keunggulan LOC tidak hanya mengurangi jumlah sampel secara signifikan dan mempercepat analisis, tetapi juga melibatkan pengurangan kerugian dan keamanan proses pengujian. Hal ini memberikan prospek yang luas untuk penerapannya di bidang kimia, kedokteran, dan perlindungan lingkungan, baik itu deteksi patogen atau sistem penyaringan mini, yang semuanya dapat memperoleh manfaat darinya.
Namun, proses manufaktur yang rumit dan persyaratan teknis yang tinggi dari sistem LOC tetap menjadi salah satu kendala utama untuk mempopulerkannya.
Dalam pengoperasian sebenarnya, kontrol dinamika fluida, desain peralatan pompa mikro, dan pemantauan yang tepat semuanya menimbulkan tantangan bagi pengembang. Terutama dalam lingkungan medis yang terdesentralisasi, cara menyederhanakan langkah-langkah penggunaan dan meningkatkan kenyamanan penggunaan menjadi fokus penelitian di masa mendatang.
Potensi untuk mengatasi tantangan kesehatan global
Penerapan teknologi LOC dalam meningkatkan kesehatan global telah menarik perhatian yang semakin meningkat, terutama di daerah miskin, di mana deteksi dan umpan balik yang cepat dapat menjadi alat yang ampuh untuk mengatasi tantangan kesehatan masyarakat. Sistem LOC yang sangat terintegrasi dan portabel dapat memberikan dukungan diagnostik tertentu di klinik dengan sumber daya terbatas.
Dengan penelitian mendalam tentang teknologi, sistem LOC masa depan mungkin dapat melakukan berbagai pengujian biologis dan kimia dasar dan menjadi alat pendukung penting bagi sistem medis primer. Ini tidak hanya berarti mengurangi biaya pengujian, tetapi juga mengatasi sampai batas tertentu kurangnya alat diagnostik yang sesuai di klinik primer.
Kasus aplikasi praktis
Serangkaian kasus aplikasi yang berhasil juga menunjukkan potensi besar teknologi LOC. Misalnya, alat uji kehamilan di rumah menggunakan teknologi mikrofluida berbasis kertas untuk memungkinkan orang memperoleh hasil tes dengan biaya rendah dan dengan kenyamanan tinggi. Demikian pula, strip uji digital berdasarkan teknologi LOC digunakan untuk mendiagnosis penyakit menular umum seperti infeksi saluran kemih dan pilek. Munculnya teknologi ini tidak hanya meningkatkan akurasi pengujian, tetapi juga memfasilitasi proses diagnostik.
Melalui upaya ini
