V Plzni vyrobili čerpadlo, které se vejde i do mikročipů. Jeho budoucnost může být i v medicíně
Plzeňským vědcům se povedlo vyrobit čerpadlo, které je tak malé, že se vejde i do mikročipů. Funguje bez jakýchkoliv pohyblivých součástek jen s pomocí magnetismu. I díky tomu experti věří, že by mohlo najít uplatnění třeba v medicíně nebo vesmírném průmyslu.
„Toto je finální prototyp,“ ukazuje mi v laboratoři na Fakultě elektrotechnické Západočeské univerzity v Plzni vědec František Mach poté, co ho vytáhne z igelitového sáčku. „Je to plně elastický a magneticky ovladatelný mikrokanál.“
V ruce drží malý proužek o velikosti asi jeden na pět centimetrů: „Trik čerpání je schovaný v tom malém proužku,“ upřesňuje.
Uvnitř nevidíme žádné pohyblivé části, jako je třeba rotor, a to proto, že tam zkrátka nejsou. I tak je ale možné posouvat tekutiny.
„Je to materiál, který má každý doma v kuchyni, ať už se jedná o různé stěrky, formy na muffiny a podobně, akorát tam při výrobě vložíme mikročástice kovu čili magnetického materiálu, který nám umožňuje to, že je přitahován nebo odpuzován pomocí magnetického pole.“
Za pomoci magnetické síly
Teď jsme u většího přístroje, který dokáže vytvořit velmi silné magnetické pole. Také tady tak experti ladí přesné složení materiálu, ze kterého je pak ono čerpadlo vyrobené. Řeší třeba to, aby byl materiál dostatečně ohebný, ale zároveň stále potřebně magnetický. Konkrétně na tohle se zaměřuje doktorand Ondřej Sodomka.
„Snažím se kvantifikovat, jak dobře elastoměr funguje pro čerpadlo. Ovládání by bylo v podstatě stejné, jako když se kus železa přitahuje k magnetu. Pokud umíme vypínat ten magnet, a když bude to železo dostatečně elastické, mělo by se vracet do svého původního tvaru. A tím, že máme třísky, takový zdroj elektromagnetu, který se dá vypnout, a máme zároveň ten elastoměr, tak vypínáním a zapínáním toho zdroje magnetického pole, vytváříme deformaci, a po vypnutí se materiál zase vyrovná,“ popisuje Ondřej Sodomka.
Vše může být ještě menší
Tohle všechno dokážou zdejší experti vyrobit ještě mnohonásobně menší, než je zmíněný několikacentimetrový proužek. Tím pádem čerpadlo dostanou i do mikročipů.
František Mach, který vede výzkumnou skupinu na FEL ZČU, společně se svými kolegy Vojtěchem Skřivanem a Ondřejem Sodomkou vyvinuli magneticky řízené mikrofluidní čerpadlo.
— vedavyzkum.cz (@vedavyzkum_cz) January 13, 2023
Jeho potenciál spatřují v medicíně i ve vesmírném průmyslu.
https://t.co/OiQDnmwAMt pic.twitter.com/sm9lzJ5FZr
„Mikrofluidní technika je ta, která se věnuje nakládání s kapalinami ve velmi malém měřítku. Naše čerpadla čerpají rychlostí několika málo mikrolitrů za vteřinu, což velmi malý objem, ale zato jsou velmi přesné. Což je, k čemu jsme směřovali,“ doplňuje vedoucí této výzkumné skupiny František Mach.
Nejen on vidí uplatnění například v medicíně. A to při testování nových léků v takzvaných body-on-chip systémech, které dokážou napodobovat reakce lidského těla.
Mikročerpadlo ze Západočeské univerzity ovšem může najít využití i v úplně jiném odvětví, ve vesmírném průmyslu.
Vynález mikročerpadla vědců ze Západočeské univerzity v Plzni je aktuálně v patentovém řízení. Jedním z potenciálních investorů může být fond i&i Bio při Ústavu organické chemie a biochemie Akademie věd. Jeho ředitelem je Jaromír Zahrádka.
Fond investuje do transferu technologií, pomáhá dostat nápad od vědců k partnerům v průmyslu. Klíčové je najít dostatečně velký trh. U mikročerpadla vidí jako výhodné rozvíjet dva směry: pracovat dále na využití v rámci kosmického průmyslu i v medicíně.
Prvotní investice fondu bývají v řádu 200 až 500 tisíc eur, ve druhé fázi pak jeden až dva miliony eur, což je na české poměry hodně, protože zdravotnictví a biotechnologie jsou v tomto ohledu náročné obory.
