Unità di Microfluidic Alimentate da Tensione Superficiale - Nuovo Prodotto

I Fisici al Georgia Institute Of Technology hanno dimostrato una nuova tecnica ottica per gestire il flusso di volumi di liquidi molto piccoli sopra le superfici solide. La tecnica, che conta sui cambiamenti nella tensione superficiale ha richiesto dai gradienti termici ottico-generati, potrebbe fornire le fondamenta per una nuova generazione di unità microfluidic dinamicamente riprogrammabili.

Un documento che descrive la tecnica è la notizia da copertina per l'emissione del 1° agosto delle Lettere Fisiche di Esame del giornale. La ricerca è stata supportata dal National Science Foundation e dalla Research Corporation.

Le unità microfluidic Attuali, anche conosciute come “il laboratorio-su-un-chip,„ utilizzano i canali o le condutture minuscoli incisi in silicio o nell'altro materiale del substrato per manipolare i volumi di liquido molto piccoli. Tali unità “del micropipe„ stanno cominciando appena a comparire sul servizio.

L'innovazione di Tecnologia della Georgia potrebbe permettere la produzione di un nuovo tipo di unità microfluidic senza incidere i canali. Invece, i laser o i sistemi ottici simili a quelli utilizzati in proiettori LCD produrrebbero i reticoli complessi dell'indicatore luminoso dell'variare-intensità su un materiale piano del substrato. L'Assorbimento dell'indicatore luminoso produrrebbe il riscaldamento differenziale sul substrato, creante un reticolo dei gradienti termici. La tensione superficiale, Relativamente una grande forza ai disgaggi di dimensione del micron, poi indurrebbe i volumi del nanoliter di liquido a passare dalle aree più fresche alle aree più calde per atto thermocapillary.

“Prevediamo che questo potrebbe muovere le goccioline multiple o pacchetti di liquido simultaneamente, permettendo che le schiere delle gocce si muovano allo stesso tempo alle posizioni multiple,„ abbiamo detto Michael Schatz, un professore associato di Tecnologia della Georgia di fisica. “Potremmo evitare mettere le architetture dettagliate sul substrato. Invece, approfitteremmo degli avanzamenti nella miniaturizzazione dell'optoelettronica per modellare il substrato con le forze di tensione superficiale.„

Poiché i gradienti geotermici sarebbero costituiti dai reticoli leggeri controllati da computer, le vie per le goccioline potrebbero essere cambiate rapidamente, permettendo una riconfigurazione non possibile con le unità microfluidic esistenti. E perché gli effetti di tensione superficiale sono forti al disgaggio del micron, potrebbero produrre ai i microarrays più superiore basati a Manica di portate, che devono sormontare le grandi forze frizionali. Per Concludere, il substrato ha potuto essere pulito facilmente fra gli usi, evitanti la contaminazione.

In loro documento, Schatz ed i colleghi Grigoriev e Nicholas Garnier Romano riferiscono i loro studi di come i gradienti termici pregiudicano le pellicole sottili di olio siliconico su una superficie di vetro. Il fondo del vetro era stato il nero dipinto per assorbire l'indicatore luminoso e un dissipatore di calore ha fornito per evitare il surriscaldamento.

La tecnica potrebbe teoricamente anche usare le superfici liquide, in cui le goccioline di un liquido immiscibile sarebbero state mosse attraverso un liquido “del substrato„ con le stesse forze di tensione superficiale. In un sistema del liquido-su-liquido, il liquido di fondo egualmente si muoverebbe, permettendo le più alte portate.

Nelle applicazioni biologiche, i liquidi di interesse sono basati sull'acqua, ma Schatz dice che il principio ottico potrebbe applicarsi alla maggior parte dei liquidi. “Questa tecnica potrebbe applicarsi a molti sistemi fluidi perché costruisce sui beni intrinsechi che quasi ogni liquido ha  la dipendenza della temperatura di tensione superficiale,„ lui ha notato.

Sebbene molte transenne tecniche rimangano, Schatz ed i suoi collaboratori credono che la loro tecnica potrebbe essere la base per un laboratorio-su-un-chip miniaturizzato utilizzato per test genetico o biochimico nel campo. Il sistema facilmente riconfigurabile potrebbe trasportare, fondersi, mescolarsi e flussi fuori spaccati di scorrimento fluido attraverso una superficie piana.

“Se possiamo sviluppare le unità che muovono i liquidi alle piccole scale in un modo riconfigurabile, quindi in linea di principio possiamo fare tutti i tipi di analisi nel campo molto alle alte densità,„ Schatz abbiamo spiegato. “Questo approccio ha potuto applicarsi in molte circostanze differenti.„

Infine, la miniaturizzazione delle unità microfluidic potrebbe fare per la manipolazione del liquido che cosa la tecnologia dei semiconduttori moderna ha fatto per elettronica, permettendo le analisi, prodotto chimico studia ed altri trattamenti di macroscala per diventare più piccola, più economica e più velocemente. “Il restringimento delle unità facendo uso del microfluidics potrebbe essere rivoluzionario alle nostre vite quotidiane come la microelettronica è stata,„ Schatz ha detto.

A Differenza della microelettronica, tuttavia, l'unità per rendere le unità microfluidic più piccole e fronti di taglio più dense un limite fondamentale immediato  la dimensione delle celle, dei campioni del DNA o delle molecole di proteina. Se quelli devono essere mossi nel modulo fluido, le funzionalità di microarray non possono essere molto più piccole di alcuni micron.

Fra le sfide avanti per le unità microfluidic guidate da ottica di costruzione stanno gestendo l'evaporazione, svilupparsi collega per ottenere i volumi minuscoli di liquido sulla superficie e sulla scelta della combinazione giusta di substrato e di dissipatore di calore fornire i reticoli distinti di gradiente geotermico senza surriscaldare i liquidi, note Grigoriev, un assistente universitario nel Banco di Fisica.

“Siamo sul punto delle strategie di prova per la costruzione delle particelle elementari, tanto come i transistor delle microelettroniche,„ ha detto. “Una Volta Che quei pezzi esistono, sarà molto più diretto introdurrli insieme in un'unità microfluidic funzionante.„

5 agosto 2003 Inviatoth

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

Last Update: 12. June 2013 01:50

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