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Dispositivos Postos pela Tensão De Superfície - Produto Novo de Microfluidic

Os Físicos no Instituto de Tecnologia de Geórgia demonstraram uma técnica óptica nova para controlar o fluxo de volumes muito pequenos de líquidos sobre superfícies contínuas. A técnica, que confia em mudanças na tensão de superfície alertou por inclinações térmicos óptico-gerados, poderia fornecer a fundação para uma nova geração de dispositivos microfluidic dinâmicamente reprogrammable.

Um papel que descreve a técnica é o artigo de capa para a introdução do 1º de agosto das Letras Físicas da Revisão do jornal. A pesquisa foi apoiada pelo National Science Foundation e pela Pesquisa Corporaçõ.

Os dispositivos microfluidic Existentes, igualmente conhecidos como a “laboratório-em-um-microplaqueta,” usam os canais ou as tubulações minúsculas gravados no silicone ou no outro material da carcaça para manipular volumes muito pequenos de líquido. Tais dispositivos do “micropipe” apenas estão começando a aparecer no mercado.

A inovação da Tecnologia de Geórgia poderia permitir a produção de um novo tipo de dispositivo microfluidic sem gravar os canais. Em Lugar De, os lasers ou os sistemas ópticos similares àqueles usados em projetores do LCD produziriam testes padrões complexos da luz da variar-intensidade em um material liso da carcaça. A Absorção da luz produziria o aquecimento diferencial na carcaça, criando um teste padrão de inclinações térmicos. A tensão De Superfície, relativamente uma grande força em escalas do tamanho do mícron, faria com então que os volumes do nanoliter de líquido passassem das áreas mais frescas a umas áreas mais mornas pela acção thermocapillary.

“Nós prevemos que este poderia mover gotas múltiplas ou pacotes de líquido simultaneamente, permitindo que as disposições de gotas movam-se ao mesmo tempo em lugar múltiplos,” dissemos Michael Schatz, um professor adjunto da Tecnologia de Geórgia da física. “Nós poderíamos evitar pôr arquiteturas detalhadas na carcaça. Em Lugar De, nós aproveitarí-nos-amos de avanços na miniaturização da óptica electrónica para modelar a carcaça com forças da tensão de superfície.”

Porque os inclinações de temperatura seriam formados por testes padrões claros controlados por computador, os caminhos para as gotas poderiam rapidamente ser mudados, permitindo uma reconfiguração nao possível com dispositivos microfluidic existentes. E porque os efeitos da tensão de superfície são fortes na escala do mícron, poderiam produzir dos caudais os microarrays do que canal-baseados mais altamente, que devem superar grandes forças de fricção. Finalmente, a carcaça podia facilmente ser limpada entre os usos, evitando a contaminação.

Em seu papel, Schatz e os colegas Grigoriev Romano e Nicholas Garnier relatam seus estudos de como os inclinações térmicos afectam filmes finos do petróleo de silicone em uma superfície do vidro. A parte inferior do vidro tinha sido preto pintado para absorver a luz, e um dissipador de calor forneceu para impedir superaquecer.

A técnica poderia teòrica igualmente usar as superfícies líquidas, onde as gotas de um líquido immiscible seriam movidas através de um líquido da “carcaça” pelas mesmas forças da tensão de superfície. Em um sistema do líquido-em-líquido, o líquido subjacente igualmente mover-se-ia, reservando uns caudais mais altos.

Em aplicações biológicas, os líquidos do interesse são baseados na água, mas Schatz diz que o princípio óptico poderia se aplicar à maioria de líquidos. “Esta técnica poderia aplicar-se a muitos sistemas fluidos porque constrói em uma propriedade intrínseca que quase cada líquido tivesse  a dependência da temperatura da tensão de superfície,” ele notou.

Embora muitos obstáculos técnicos permanecem, Schatz e seus colaboradores acreditam que sua técnica poderia ser a base para uma laboratório-em-um-microplaqueta miniaturizada usada para o teste genético ou bioquímico no campo. O sistema facilmente reconfigurável poderia transportar fora, fundir, misturar e rachar córregos do fluxo fluido através de uma superfície plana.

“Se nós podemos construir os dispositivos que movem líquidos em pequenas escalas em uma maneira reconfigurável, a seguir em princípio nós podemos fazer todos os tipos dos ensaios no campo muito em altos densidades,” Schatz explicamos. “Esta aproximação podia ser aplicada em muitas circunstâncias diferentes.”

Finalmente, a miniaturização de dispositivos microfluidic poderia fazer para a manipulação do líquido o que a tecnologia de semicondutor moderna fez para a eletrônica, permitindo ensaios, produto químico estuda e outros processos da macro-escala para tornar-se menor, mais barata e mais rapidamente. “O encolhimento dos dispositivos que usam o microfluidics poderia ser tão revolucionário a nossos dia-a-dia como a microeletrônica foi,” Schatz disse.

Ao Contrário da microeletrônica, contudo, a movimentação para fazer dispositivos microfluidic faces menores e mais densas um limite fundamental imediato  o tamanho das pilhas, das amostras do ADN ou das moléculas de proteína. Se aqueles devem ser movidos no formulário fluido, as características do microarray não podem ser muito menores do que alguns mícrons.

Entre os desafios adiante para construir dispositivos microfluidic óptico-conduzidos estão controlando a evaporação, tornar-se conecta para obter os volumes minúsculos de líquido na superfície, e em escolher a combinação direita de carcaça e de dissipador de calor fornecer testes padrões distintos do inclinação de temperatura sem superaquecer os líquidos, notas Grigoriev, um professor adjunto na Escola da Física.

“Nós estamos no ponto de estratégias do teste para construir os blocos de apartamentos, bem como os transistor das microeletrônica,” disse. “Uma Vez Que aquelas partes são no lugar, será muito mais directo trazê-las junto em um dispositivo microfluidic de trabalho.”

5 de agosto de 2003 Afixadoth

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

Last Update: 12. June 2013 02:01

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