Dispositivos Movidos Por Motor Por la Tensión De Superficie - Nuevo Producto de Microfluidic

Los Físicos en el Instituto de Tecnología de Georgia han demostrado una nueva técnica óptica para controlar el flujo de volúmenes muy pequeños de líquidos sobre superficies sólidas. La técnica, que confía en cambios en la tensión de superficie incitó por gradientes térmicos óptico-generados, podría proporcionar al asiento para una nueva generación de dispositivos microfluidic dinámicamente reprogramables.

Un papel que describe la técnica es la noticia de portada para la aplicación del 1 de agosto las Cartas Físicas de la Revista del gorrón. La investigación ha sido utilizada por el National Science Foundation y la Research Corporation.

Los dispositivos microfluidic Existentes, también conocidos como “laboratorio-en-uno-viruta,” utilizan los canales o los tubos minúsculos grabados el ácido en el silicio o el otro material del substrato para manipular volúmenes muy pequeños de líquido. Tales dispositivos del “micropipe” apenas están comenzando a aparecer en el mercado.

La innovación de la Tecnología de Georgia podría permitir la producción de un nuevo tipo de dispositivo microfluidic sin grabar el ácido los canales. En Lugar, los laseres o los sistemas ópticos similares a ésos usados en Proyectores LCD producirían modelos complejos de la luz de la variar-intensidad en un material plano del substrato. La Amortiguación de la luz produciría la calefacción diferenciada en el substrato, creando un modelo de gradientes térmicos. La tensión de superficie, Relativamente una gran fuerza en las escalas de la talla del micrón, entonces haría volúmenes del nanoliter de líquido fluir de las áreas más frescas a áreas más calientes con la acción thermocapillary.

“Prevemos que esto podría mover gotitas múltiples o los paquetes de líquido simultáneamente, permitiendo que las matrices de caídas se muevan al mismo tiempo en las ubicaciones múltiples,” dijimos a Michael Schatz, profesor adjunto de la Tecnología de Georgia de la física. “Podríamos evitar poner configuraciones detalladas sobre el substrato. En Lugar, nos aprovecharíamos de avances en la miniaturización de la optoelectrónica para modelar el substrato con las fuerzas de la tensión de superficie.”

Porque los gradientes de temperatura serían formados por los modelos pálidos controlados por ordenador, los caminos para las gotitas se podrían cambiar rápidamente, permitiendo una reconfiguración no posible con los dispositivos microfluidic existentes. Y porque los efectos de la tensión de superficie son fuertes en la escala del micrón, podrían producir los microarrays más arriba que canal-basados de los flujos, que deben vencer fuerzas friccionales grandes. Finalmente, el substrato se podía limpiar fácilmente entre las aplicaciones, evitando la contaminación.

En su papel, Schatz y los colegas Grigoriev Romano y Nicholas Garnier señalan sus estudios de cómo los gradientes térmicos afectan a las películas finas del aceite de silicón en una superficie del cristal. La parte inferior del cristal había sido negro pintado para absorber la luz, y un disipador de calor proporcionó para evitar el sobrecalentar.

La técnica podría teóricamente también utilizar las superficies líquidas, donde las gotitas de un líquido inmiscible serían movidas a través de un líquido del “substrato” por las mismas fuerzas de la tensión de superficie. En un sistema del líquido-en-líquido, el líquido subyacente también se movería, permitiendo flujos más altos.

En aplicaciones biológicas, los líquidos del interés se basan en el agua, pero Schatz dice que el principio óptico podría aplicarse a la mayoría de los líquidos. “Esta técnica podría aplicarse a muchos sistemas flúidos porque emplea una propiedad intrínseca que casi cada líquido tenga  la dependencia de la temperatura de la tensión de superficie,” él observó.

Aunque sigue habiendo muchos obstáculos técnicos, Schatz y sus colaboradores creen que su técnica podría ser la base para una laboratorio-en-uno-viruta miniaturizada usada para la prueba genética o bioquímica en el campo. El sistema fácilmente reconfigurable podría transportar, combinarse, mezclarse y lejos partidas las secuencias de fluir flúido a través de una superficie plana.

“Si podemos construir los dispositivos que mueven los líquidos en las pequeñas escalas de una manera reconfigurable, después en principio podemos hacer toda clase de análisis en el campo en mismo las altas densidades,” Schatz explicamos. “Esta aproximación se podía aplicar en muchas diversas condiciones.”

Final, la miniaturización de dispositivos microfluidic podría hacer para la manipulación del líquido qué la tecnología de semiconductor moderna ha hecho para la electrónica, permitiendo análisis, substancia química estudia y otros procesos de la macroescala para llegar a ser más pequeña, más barata y más rápidamente. “El encogerse de dispositivos usando microfluidics podría ser tan revolucionario a nuestras vidas de cada día como ha sido la microelectrónica,” Schatz dijo.

A Diferencia de microelectrónica, sin embargo, el mecanismo impulsor para hacer los dispositivos microfluidic superficies más pequeñas y más densas un límite fundamental inmediato  la talla de células, de muestras de la DNA o de moléculas de proteína. Si se van ésos a ser movidos en el formulario flúido, las características del microarray no pueden ser mucho más pequeñas que algunos micrones.

Entre los retos delante para construir los dispositivos microfluidic óptico-impulsados están controlando la evaporación, el convertirse interconecta para conseguir los volúmenes minúsculos de líquido sobre la superficie, y elegir la combinación correcta del substrato y del disipador de calor de proporcionar a modelos distintos del gradiente de temperatura sin sobrecalentar los líquidos, las notas Grigoriev, profesor adjunto en la Escuela de la Física.

“Estamos actualmente las estrategias de la prueba para construir los bloques huecos, como los transistores de microelectrónicas,” él dijo. “Una Vez Que esos pedazos existen, será mucho más directo traerlos juntos en un dispositivo microfluidic de trabajo.”

5 de agosto de 2003 Asentadoth

Date Added: Nov 25, 2003 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 12. June 2013 02:06

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