Vetenskapen blir mindre. Från tvådimensionella nya material till nano-robotar, många av de senaste framstegen görs i skalor som är omöjliga att se med det mänskliga ögat.
Den senaste tekniken för att skaka om saker på mikronivå är ett sätt att fånga och studera enskilda levande celler för att försöka förstå varför de inte fungerar när de är sjuka. Tills nu, forskare har gjort detta med elektrod "mikrotraps" och mycket komplexa nätverk av kanaler huggen i plastchips.
Men nu finns det ett sätt att analysera upp till miljontals celler samtidigt genom att placera dem i små vatten-i-olja-droppar som inte är mycket större än själva cellerna. Detta kan avsevärt påskynda ansträngningarna att identifiera sjuka celler, hitta nya läkemedelsmolekyler eller nya sätt att diagnostisera sjukdom.
Dagarna då forskare utförde experiment genom att blanda kemikalier i stora glaskolvar är sedan länge förbi. Nu för tiden, tester utförs i brickor som skiljs från ett antal "mikrobrunn" -hål, vilket betyder att bara några mikroliter (miljondelar av en liter) av varje prov behövs. Svårigheten med att gå mycket mindre är att det är svårt att flytta vätska i den här skalan eftersom riktigt små droppar tenderar att klumpa ihop eller förångas.
Även om potentialen för att inkapsla enstaka celler identifierades så tidigt som på 1950-talet, droppfältet har verkligen tagit fart i takt med framväxten av tillverkningsteknologier lånade från halvledarindustrin.
Mikrodropplösningen ska separera och skydda varje pikoliter (en biljondels liter) droppe vatten genom att slå in den i olja. Att göra detta, du matar vattnet och oljan genom små rör i en "mikrofluidisk" enhet och tvingar dem att mötas vid en korsning där de kombineras till individuella mikrodroppar. Detta kan skapa många tusen identiska små kemiska reaktorer i sekunden.
Varje droppe representerar ett individuellt reaktionskärl.
Andra mikrofluidiska enheter kan användas för att kombinera, dela eller sortera dropparna, precis som en vetenskapsman kan göra i större skala med en pipett Speciellt formulerade kemikalier i gränsytan mellan vattnet och oljan håller dropparna stabila i flera dagar i taget.
Hitta en cellulär nål i en höstack
Droppar är ett attraktivt förslag för att ta itu med nål-i-en-höstack-problem, som att isolera mycket sällsynta celler med en unik mutation eller molekylär sammansättning. Till exempel, celler från en tumör kan ibland bryta av och cirkulera genom blodomloppet, potentiellt orsaka cancer någon annanstans i kroppen (metastaser). Att hitta ett sätt att upptäcka dessa cirkulerande tumörceller (CTC) skulle i huvudsak ge en blodprovsuppdatering om tillståndet för en patients cancer. Men de är mycket svåra att hitta eftersom de finns i koncentrationer så låga som en per 10 ml blod. Genom att använda en mikrodroppsteknik kan läkare snabbt kamma igenom cellerna från en patients blodprov för att hitta en CTC.
Mikrodropptekniker kan till och med hjälpa till att begränsa DNA-molekyler tillsammans med de proteiner som produceras av specifika gener, såsom biokatalysatorer eller enzymer som hjälper till att möjliggöra vissa kemiska reaktioner i en levande organism. Detta betyder att vi kan hitta sällsynta DNA-mutationer som resulterar i mer effektiva biokatalysatorer, en process som kallas riktad evolution. Detta är användbart eftersom många biokatalysatorer är ansvariga för reaktioner som behövs för industriella processer, från att tvätta med tvättmedelspulver till att göra biobränslen.
I dag, Processen att screena genbibliotek med miljontals kodade medlemmar blir mer och mer rutin. En annan lovande tillämpning är att använda miljöprover i sökandet efter molekyler som kan användas som antibiotika eller anti-cancermedel. Likaså, forskare kan bedöma samlingar av antikroppar med hopp om att hitta en som kan fungera som ett läkemedel.
Mikrodropptekniker har sina gränser. Till exempel, Små molekyler kan ibland diffundera genom oljefasen och göra droppar i själva verket läckande fack. Men det finns fortfarande många potentiella framsteg att göra. Till exempel, man kan föreställa sig verkligt personlig medicin där många olika läkemedel snabbt testas mot många olika patientceller för att hitta vilken som är bäst att ordinera. Mikrodroppar har bara haft ett decennium av användning. Tänk på vad de kan uppnå i framtiden.
Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln. 
