Dispositifs de Microfluidic Actionnés Par la Tension Superficielle - Produit Nouveau

Les Physiciens à l'Institut de Technologie de la Géorgie ont expliqué une technique optique neuve pour régler le flux des volumes de liquide très petits au-dessus des surfaces solides. La technique, qui se fonde sur des changements de la tension superficielle a incité par des gradients thermiques optique-produits, pourrait fournir la fondation pour un rétablissement neuf des dispositifs microfluidic dynamiquement reprogrammables.

Un papier décrivant la technique est l'article-couverture pour la question du 1er août des Lettres Matérielles de Révision de tourillon. La recherche a été supportée par le National Science Foundation et la Research Corporation.

Les dispositifs microfluidic Existants, également connus sous le nom de « laboratoire-sur-un-puce, » utilisent les tunnels minuscules ou les tuyaux corrodés dans le silicium ou tout autre matériau de substrat pour manipuler les volumes de liquide très petits. De Tels dispositifs de « micropipe » commencent juste à apparaître sur le marché.

L'innovation de Tech de la Géorgie pourrait permettre la production d'un type neuf de dispositif microfluidic sans corroder des tunnels. Au Lieu De Cela, les lasers ou les systèmes optiques assimilés à ceux utilisés dans des projecteurs d'AFFICHAGE À CRISTAUX LIQUIDES produiraient les configurations complexes de la lumière de varier-intensité sur un matériau plat de substrat. L'Absorption de la lumière produirait le chauffage différentiel sur le substrat, produisant une configuration des gradients thermiques. La tension Superficielle, relativement une grande force aux échelles de taille de micron, ferait alors passer des volumes de nanoliter de liquide des zones plus fraîches à des zones plus chaudes par l'action thermocapillary.

« Nous envisageons que ceci pourrait déménager les gouttelettes multiples ou des paquets de liquide simultanément, permettant à des choix de gouttes de déménager en même temps aux locations multiples, » avons dit Michael Schatz, un professeur agrégé de Tech de la Géorgie de la physique. « Nous pourrions éviter de mettre des architectures détaillées sur le substrat. Au Lieu De Cela, nous tirerions profit des avances dans la miniaturisation de l'optoélectronique pour modeler le substrat avec des forces de tension superficielle. »

Puisque les gradients de température seraient constitués par les configurations légères commandées par ordinateur, des voies pour les gouttelettes pourraient être rapidement changées, permettant une reconfiguration non possible avec les dispositifs microfluidic existants. Et parce que les effets de tension superficielle sont intenses à l'échelle de micron, ils pourraient produire les puces ADN plus haut que tunnel-basées de débits, qui doivent surmonter les forces de frottement importantes. En Conclusion, le substrat a pu être facilement nettoyé entre les utilisations, évitant la contamination.

En leur papier, Schatz et collègues Grigoriev et Nicholas Garnier Romain enregistrent leurs études de la façon dont les gradients thermiques affectent des films minces d'huile de silicone sur une surface de glace. Le bas de la glace avait été noir peint pour absorber la lumière, et un heatsink a fourni pour empêcher la surchauffe.

La technique pourrait théoriquement également utiliser les surfaces liquides, où des gouttelettes d'un liquide non-miscible seraient déménagées en travers d'un liquide de « substrat » par les mêmes forces de tension superficielle. Dans un système de liquide-sur-liquide, le liquide fondamental déménagerait également, permettant des débits plus élevés.

Dans des applications biologiques, les liquide d'intérêt sont basés sur l'eau, mais Schatz dit que le principe optique pourrait s'appliquer à la plupart des liquides. « Cette technique pourrait appliquer à beaucoup de systèmes liquides parce qu'elle établit sur une propriété intrinsèque que presque chaque liquide a  la dépendance de la température de la tension superficielle, » il a noté.

Bien Que beaucoup de sauts techniques demeurent, Schatz et ses collaborateurs croient que leur technique pourrait servir de base à une laboratoire-sur-un-puce miniaturisée utilisée pour le test génétique ou biochimique dans le domaine. Le système facilement reconfigurable pourrait transporter, fusionner, se mélanger et hors circuit divisés les flots du liquide circulant en travers d'une surface plane.

« Si nous pouvons établir les dispositifs qui déménagent des liquide à de petites échelles d'une voie reconfigurable, puis en principe nous pouvons faire tout sortes d'analyses dans le domaine très aux hautes densités, » Schatz avons expliqué. « Cet élan a pu être appliqué en beaucoup de différentes conditions. »

Éventuel, la miniaturisation des dispositifs microfluidic pourrait faire pour traiter de liquide ce que la technologie des semiconducteurs moderne a fait pour l'électronique, permettant des analyses, produit chimique étudie et d'autres procédés de macro-échelle pour devenir plus petite, meilleur marché et plus rapidement. « Le rétrécissement des dispositifs utilisant le microfluidics pourrait être aussi révolutionnaire à notre vie quotidienne que la microélectronique a été, » Schatz a dit.

À La Différence de la microélectronique, cependant, le lecteur pour rendre les dispositifs microfluidic de plus petites et plus denses faces une limite principale immédiate  la taille des cellules, des échantillons d'ADN ou des molécules de protéine. Si ceux doivent être déménagés sous la forme liquide, les caractéristiques techniques de puce ADN ne peuvent pas être beaucoup plus petites que quelques microns.

Parmi les défis en avant pour les dispositifs microfluidic motivés par optique de établissement règlent l'évaporation, se développer relie pour obtenir les volumes minuscules de liquide sur la surface, et choisir l'assemblage correct du substrat et du heatsink de fournir les configurations distinctes de gradient de température sans surchauffer les liquide, des notes Grigoriev, un professeur adjoint dans l'École de la Physique.

« Nous sommes au moment où des stratégies de test pour construire les synthons, tout comme les transistors de la microélectronique, » il a dit. « Une Fois Que ces pièces sont en place, il sera beaucoup plus droit pour les réunir dans un dispositif microfluidic fonctionnant. »

Posté le 5 août 2003th

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

Last Update: 12. June 2013 01:45

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