Analytická laboratoř budoucnosti

bude patrně vypadat trochu jinak než dnes. Zdá se, že podobným způsobem, jakým křemíkový čip překonal i bujné fantazie ve výpočetní technice, kde miniaturizoval sálový počítač plný elektronek a elektrických relé až na velikost nepříliš objemné knihy, vyvolá převrat i v chemické analýze. Přestože jednotlivé kroky se již zdají být nasnadě, čekají konstruktéry nových zařízení ještě obrovské problémy: nestačí miniaturizovat jen jeden krok analytického procesu, podobně jako u počítače nestačilo zmenšit pouze centrální procesor, ale bylo nutné miniaturizovat i paměť, zařízení na uchovávání dat ap. Nicméně první kroky již učiněny jsou. Např. ve vysokotlaké kapalné chromatografii, jež se používá k oddělení a k určení jednotlivých složek ve směsi. Běžné zařízení pro tuto metodu je velikosti velkého barevného televizoru. Výzkumníci společnosti Ciba Geigy (Andreas Manz a spol.) miniaturizovali klíčový krok separačního procesu. Na křemíkové destičce standardním leptáním vyrobili kanálky o průměru 300 nm a délce 2 cm. K tomu, aby celé zařízení bylo opravdu miniaturní, je třeba miniaturizovat mj. ještě čerpadla, která těmito kanálky prohánějí kapalinu.

Podobně zařízení pro polymerázovou řetězovou reakci (PCR) má rozměry mikrovlnné trouby a není nejlevnější (mnoho tisíc dolarů). Miniaturizace by zde znamenala nejen urychlení procedury, ale metoda by mohla patřit do běžné ambulantní výbavy lékaře. M. A. Northrup (z Lawrence Livermore National Laboratory) a spol. již předvedli zařízení, které “umí″ amplifikovat osm různých segmentů genu, jehož mutace v těchto segmentech jsou odpovědné za cystickou fibrózu. Jakmile je tento materiál namnožen, test zda obsahuje mutace je téměř tak triviální jako test lakmusovým papírkem. Aby se zařízení mohlo stát běžnou součástí lékařovy ambulance, bylo by zapotřebí ještě miniaturizovat získání DNA z pacientovy krve, což je dosud náročný proces.

Snad nejdále v integraci všech komponent dané analytické techniky je kapilární elektroforéza, která využívá k separaci elektrické pole. Na obrázku je zařízení, které používá kapilární elektroforézu k analýze restrikčních fragmentů. V jednotlivých komůrkách čipu enzymy rozštěpí DNA a elektrické pole je v kanálcích separuje.

Jedním nesporným důsledkem miniaturizace je zlevnění analýzy, dalším závažným důsledkem je dostupnost těchto metod, ať již jde o ambulanci lékaře, nebo kriminalistu či ekologa v terénu.

Science 268, 26–27, 1995